c++ weak_ptr如何解决循环引用_c++智能指针循环依赖问题

循环引用发生在两个对象的shared_ptr相互持有，导致引用计数无法归零；将其中一个改为weak_ptr可打破循环，因其不增加引用计数，仅通过lock()安全访问对象，避免内存泄漏。

在C++中，weak_ptr 主要用来解决 shared_ptr 可能导致的循环引用问题。当两个或多个对象通过 shared_ptr 相互持有对方时，引用计数永远无法归零，造成内存泄漏。weak_ptr 不增加引用计数，因此可以打破这种循环。

循环引用是如何发生的？

考虑两个类 A 和 B，它们各自持有一个指向对方的 shared_ptr：

class B; // 前向声明

class A {
public:
    std::shared_ptr ptr;
    ~A() { std::cout };

class B {
public:
    std::shared_ptr ptr;
    ~B() { std::cout };

如果这样使用：

auto a = std::make_shared();
auto b = std::make_shared();
a->ptr = b;
b->ptr = a;

此时 a 和 b 的引用计数都是2。当离开作用域时，a 和 b 各自释放一次引用，但引用计数变为1后不再归零，析构函数不会被调用，造成内存泄漏。

weak_ptr 如何打破循环

将其中一个指针改为 weak_ptr，即可打破循环。weak_ptr 不参与引用计数，只观察 shared_ptr 所管理的对象是否存在。

class B; // 前向声明

class A {
public:
    std::shared_ptr ptr;
    ~A() { std::cout };

class B {
public:
    std::weak_ptr ptr; // 改为 weak_ptr
    ~B() { std::cout };

现在 b 持有的是 a 的 weak_ptr，不会增加 a 的引用计数。当作用域结束时：

• a 的引用计数为1（来自外部变量），释放后变为0，触发析构
• a 析构后，其内部持有的 b 引用减少，b 的引用计数变为0，也得以析构

整个链式结构被正确释放。

使用 weak_ptr 的注意事项

由于 weak_ptr 不保证所指对象仍然存在，使用前必须先检查：

std::weak_ptr wp;
// ...
if (auto sp = wp.lock()) { // lock() 返回 shared_ptr，若对象还存在
    // 安全使用 sp
} else {
    // 对象已被释放
}

• 不要直接解引用 weak_ptr
• 用 lock() 获取临时 shared_ptr 来安全访问对象
• lock() 成功会延长对象生命周期，避免竞态条件

基本上就这些。用 weak_ptr 替代循环中的一方 shared_ptr，就能有效解决智能指针的循环依赖问题，同时保持内存安全。不复杂但容易忽略。