c++如何解决循环引用的问题(weak_ptr) _c++ weak_ptr解决循环引用技巧

循环引用指两个对象通过shared_ptr相互持有,导致引用计数无法归零而内存泄漏;weak_ptr不增加引用计数,可打破循环。例如将B类中的shared_ptr改为weak_ptr,使a的析构不再依赖b的释放,从而在作用域结束时正确销毁对象。访问weak_ptr对象需调用lock()获取shared_ptr,确保对象仍存活。

c++如何解决循环引用的问题(weak_ptr) _c++ weak_ptr解决循环引用技巧

在C++中,使用std::shared_ptr管理对象生命周期非常方便,但容易引发循环引用问题。当两个或多个对象通过shared_ptr相互持有对方时,引用计数无法归零,导致内存泄漏。std::weak_ptr正是为解决这一问题而设计的。

什么是循环引用?

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;
};

class B {
public:
    std::shared_ptr ptr;
};

int main() {
    auto a = std::make_shared();
    auto b = std::make_shared();
    a->ptr = b;
    b->ptr = a; // 循环引用形成
    return 0;
}

此时,a和b的引用计数都为2。离开作用域后,各自的shared_ptr被销毁,引用计数减为1,但不会归零,析构函数不被调用,造成内存泄漏。

weak_ptr如何打破循环

std::weak_ptr是一种弱引用,它不增加对象的引用计数。它可以指向一个由shared_ptr管理的对象,但不会阻止其被释放。使用weak_ptr可以打破循环引用链。

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修改上面的例子:

class B;
class A {
public:
    std::shared_ptr ptr;
};

class B {
public:
    std::weak_ptr ptr; // 改为weak_ptr
};

int main() {
    auto a = std::make_shared();
    auto b = std::make_shared();
    a->ptr = b;
    b->ptr = a; // 不增加引用计数
    return 0; // 离开作用域时,a和b都能被正确释放
}

现在,a持有b的强引用,b持有a的弱引用。当main函数结束时,a的引用计数为1(来自main中的变量),b的引用计数也为1。销毁后引用计数归零,对象被析构。

使用weak_ptr的安全访问方式

由于weak_ptr指向的对象可能已被释放,不能直接解引用。必须先检查对象是否还存在:

std::weak_ptr wp = a;
if (auto sp = wp.lock()) { // lock()返回shared_ptr
    // 对象仍存在,使用sp操作对象
    std::cout } else {
    std::cout }

lock()方法是安全访问weak_ptr所指对象的标准做法。它返回一个shared_ptr,如果原对象已释放,则返回空shared_ptr

基本上就这些。用weak_ptr替代循环中的一个强引用,就能有效避免内存泄漏,同时保持必要的对象访问能力。

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