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shared_ptr循環(huán)引用是指兩個(gè)對象互相持有對方的shared_ptr，導(dǎo)致引用計(jì)數(shù)無法歸零而引發(fā)內(nèi)存泄漏。例如，結(jié)構(gòu)體a持有b的shared_ptr，b也持有a的shared_ptr，當(dāng)外部不再引用它們時(shí)，內(nèi)部引用仍保持計(jì)數(shù)，阻止釋放。解決方法是使用weak_ptr替代其中一個(gè)shared_ptr，如將b中的a_ptr改為weak_ptr，則不會(huì)增加a的引用計(jì)數(shù)，從而打破循環(huán)。使用weak_ptr時(shí)需注意：1.訪問前必須調(diào)用lock()獲取shared_ptr；2.需判斷l(xiāng)ock()返回是否為空；3.適用于觀察者等無需強(qiáng)引用的場景。常見易發(fā)循環(huán)引用的場景包括：樹形結(jié)構(gòu)中父子節(jié)點(diǎn)互指、觀察者模式訂閱者與發(fā)布者互指、gui控件間互指等，這些都可通過改用weak_ptr避免內(nèi)存泄漏。
shared_ptr 的循環(huán)引用會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏，這是使用智能指針管理資源時(shí)常見的一個(gè)坑。簡單來說，當(dāng)兩個(gè)對象互相持有對方的 shared_ptr 時(shí)，它們的引用計(jì)數(shù)永遠(yuǎn)無法降為0，于是誰都不會(huì)被釋放，造成內(nèi)存泄露。
什么是 shared_ptr 循環(huán)引用？
循環(huán)引用通常發(fā)生在兩個(gè)對象彼此持有對方的 shared_ptr。例如：
struct B; struct A { std::shared_ptr<B> b_ptr; }; struct B { std::shared_ptr<A> a_ptr; };
當(dāng)你創(chuàng)建兩個(gè)對象并讓它們互相引用時(shí)：
auto a = std::make_shared<A>(); auto b = std::make_shared<B>(); a->b_ptr = b; b->a_ptr = a;
此時(shí)，a 和 b 的引用計(jì)數(shù)都為1（各自外部持有的那個(gè)），而它們內(nèi)部又各持有一個(gè)對方的 shared_ptr。所以即使你不再從外部訪問這兩個(gè)對象，它們的引用計(jì)數(shù)也始終是1，導(dǎo)致無法釋放。
如何用 weak_ptr 解決這個(gè)問題？
weak_ptr 是一種不增加引用計(jì)數(shù)的智能指針，它用來觀察 shared_ptr 所管理的對象。它不會(huì)影響對象的生命周期，只在需要時(shí)臨時(shí)升級為 shared_ptr 使用。
要打破循環(huán)引用，只需要把其中一個(gè)引用改為 weak_ptr：
struct A { std::shared_ptr<B> b_ptr; }; struct B { std::weak_ptr<A> a_ptr; // 改成 weak_ptr };
這樣，在構(gòu)建循環(huán)鏈路時(shí)，只有 A 持有 B 的強(qiáng)引用，而 B 對 A 的引用是弱引用，不會(huì)阻止 A 被釋放。
使用 weak_ptr 的注意事項(xiàng)
雖然 weak_ptr 可以避免循環(huán)引用，但使用時(shí)也要注意以下幾點(diǎn)：
-
訪問前必須 lock()：weak_ptr 不能直接使用，必須調(diào)用 lock() 方法獲取一個(gè) shared_ptr 實(shí)例。
if (auto a = b->a_ptr.lock()) { // 安全使用 a } else { // 對象已經(jīng)被釋放 } -
可能為空：因?yàn)?weak_ptr 不控制生命周期，所以在使用時(shí)要判斷對象是否還存在。
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適合“觀察者”場景：比如緩存、回調(diào)注冊、事件監(jiān)聽等不需要強(qiáng)引用的場合。
哪些場景容易出現(xiàn)循環(huán)引用？
除了上面的例子，還有一些常見情況容易出問題：
- 樹形結(jié)構(gòu)中父子節(jié)點(diǎn)互相引用（如父節(jié)點(diǎn)持有子節(jié)點(diǎn)的 shared_ptr，子節(jié)點(diǎn)反過來持有父節(jié)點(diǎn)的 shared_ptr）
- 觀察者模式中，訂閱者和發(fā)布者之間互相持有指針
- GUI 中控件之間的相互引用（比如按鈕和窗口）
這些場景都可以考慮將“被動(dòng)方”的引用改為 weak_ptr 來打破循環(huán)。
基本上就這些。用 weak_ptr 替代不必要的 shared_ptr 是個(gè)好習(xí)慣，尤其是在設(shè)計(jì)類之間的關(guān)系時(shí)提前考慮引用方向，能有效避免很多潛在的內(nèi)存泄漏問題。
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