循环引用因相互持有shared_ptr导致内存泄漏，可用weak_ptr打破循环，明确对象所有权并避免双向强依赖，合理设计类关系以确保资源正确释放。

在C++中，循环引用指的是两个或多个对象相互持有对方的引用或指针，导致资源无法正常释放的问题。这种情况在使用智能指针（如std::shared_ptr）时尤为常见，容易引发内存泄漏。下面从问题分析到解决方法进行详细说明。

1. 循环引用的产生原因

当使用std::shared_ptr管理对象生命周期时，每个shared_ptr都会增加引用计数。如果两个对象互相持有对方的shared_ptr，它们的引用计数永远不会降为0，即使外部已无任何指针指向它们。

例如：

 struct node; using NodePtr = std::shared_ptr<Node>;  struct Node {     NodePtr parent;     NodePtr child; };  auto parent = std::make_shared<Node>(); auto child = std::make_shared<Node>(); parent->child = child; child->parent = parent;  // 形成循环引用 

此时，parent和child的引用计数都为2，离开作用域后引用计数减1，仍为1，析构函数不会被调用，造成内存泄漏。

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；

2. 使用std::weak_ptr打破循环

解决循环引用最常用的方法是将其中一个引用改为std::weak_ptr。weak_ptr不增加引用计数，只观察对象是否存在，需要时可尝试提升为shared_ptr。

AI建筑知识问答

用人工智能ChatGPT帮你解答所有建筑问题

22

查看详情

修改上面的例子：

 struct Node {     NodePtr child;     std::weak_ptr<Node> parent;  // 使用weak_ptr }; 

这样，child持有parent的弱引用，不会影响parent的引用计数。当parent超出作用域，引用计数正确归零，对象被销毁。访问parent前需检查有效性：

 if (auto p = child->parent.lock()) {     // 使用p操作parent } 

3. 设计层面避免强依赖

除了技术手段，合理设计类之间的关系也能有效避免循环引用：

• 审视对象关系，明确所有权。通常父子关系中，父节点用shared_ptr管理子节点，子节点用weak_ptr或裸指针回指父节点。
• 考虑使用接口或回调机制替代直接持有对象指针。
• 在非必要情况下，避免双向强引用。

4. 其他注意事项

除了shared_ptr，其他形式的引用也可能导致类似问题：

• 信号与槽机制中，若双方互连且未正确断开，可能造成对象无法释放。
• 全局对象或单例模式中持有实例引用，也需注意生命周期管理。
• 使用裸指针虽不增加引用计数，但需手动管理，易出错，应优先考虑智能指针配合weak_ptr的方案。

基本上就这些。关键是在使用shared_ptr时警惕双向引用，善于用weak_ptr解除强依赖，同时保持清晰的对象所有权设计。不复杂但容易忽略。