shared_ptr 循环引用问题以及解决办法

栗子

#include <iostream>
#include <memory>

class CB;
class CA
{
public:
    CA() { std::cout << "CA() called! " << std::endl; }
    ~CA() { std::cout << "~CA() called! " << std::endl; }
    void set_ptr(std::shared_ptr<CB> &ptr) { m_ptr_b = ptr; }
    void b_use_count() { std::cout << "b use count : " << m_ptr_b.use_count() << std::endl; }
    void show() { std::cout << "this is class CA!" << std::endl; }
private:
    std::shared_ptr<CB> m_ptr_b;
};

class CB
{
public:
    CB() { std::cout << "CB() called! " << std::endl; }
    ~CB() { std::cout << "~CB() called! " << std::endl; }
    void set_ptr(std::shared_ptr<CA> &ptr) { m_ptr_a = ptr; }
    void a_use_count() { std::cout << "a use count : " << m_ptr_a.use_count() << std::endl; }
    void show() { std::cout << "this is class CB!" << std::endl; }
private:
    std::shared_ptr<CA> m_ptr_a;
};

void test_refer_to_each_other()
{
    std::shared_ptr<CA> ptr_a(new CA());
    std::shared_ptr<CB> ptr_b(new CB());

    std::cout << "a use count : " << ptr_a.use_count() << std::endl;
    std::cout << "b use count : " << ptr_b.use_count() << std::endl;

    ptr_a->set_ptr(ptr_b);
    ptr_b->set_ptr(ptr_a);

    std::cout << "a use count : " << ptr_a.use_count() << std::endl;
    std::cout << "b use count : " << ptr_b.use_count() << std::endl;
}

int main()
{
    test_refer_to_each_other();
    return 0;
}

结果

CA() called!
CB() called!
a use count : 1
b use count : 1
a use count : 2
b use count : 2

说明

上述结果说明，该 test_refer_to_each_other 执行完成之后，并没有释放掉 CA 和 CB 两个对象。因为起初定义完  ptr_a  和 ptr_b 时，只有 ① ③ 两条引用，然后调用函数 set_ptr 后又增加了 ② ④ 两条引用，当 test_refer_to_each_other 这个函数返回时，对象 ptr_a 和 ptr_b 被销毁，也就是 ① ③ 两条引用会被断开，但是 ② ④ 两条引用依然存在，每一个的引用计数都不为 0，结果就导致其指向的内部对象无法析构，造成内存泄漏。

解决办法

解决这种状况的办法就是将两个类中的一个成员变量改为 weak_ptr 对象。因为 weak_ptr 不会增加引用计数，使得引用形不成环，最后就可以正常的释放内部的对象，不会造成内存泄漏，比如将 CB 中的成员变量改为 weak_ptr 对象，代码如下：

class CB
{
public:
    CB() { cout << "CB() called! " << endl; }
    ~CB() { cout << "~CB() called! " << endl; }
    void set_ptr(shared_ptr<CA>& ptr) { m_ptr_a = ptr; }
    void a_use_count() { cout << "a use count : " << m_ptr_a.use_count() << endl; }
    void show() { cout << "this is class CB!" << endl; }
private:
    weak_ptr<CA> m_ptr_a;
};

结果

CA() called!
CB() called!
a use count : 1
b use count : 1
a use count : 1
b use count : 2
~CA() called!
~CB() called!

通过这次结果可以看到，CA 和 CB 的对象都被正常的析构了，引用关系如下图所示，流程与上一例子相似，但是不同的是 ④ 这条引用是通过 weak_ptr 建立的，并不会增加引用计数，也就是说 CA 的对象只有一个引用计数，而 CB 的对象只有 2 个引用计数，当 test_refer_to_each_other 这个函数返回时，对象 ptr_a 和 ptr_b 被销毁，也就是①③两条引用会被断开，此时CA对象的引用计数会减为0，对象被销毁，其内部的 m_ptr_b 成员变量也会被析构，导致 CB 对象的引用计数会减为0，对象被销毁，进而解决了引用成环的问题。

 

（SAW：Game Over！）