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C++ Academy · 课时

shared_ptr 与 weak_ptr：共享所有权

使用引用计数共享所有权，并用 weak_ptr 打破循环引用

shared_ptr 与 weak_ptr：共享所有权 是 CoddyKit 上的免费 C++ Academy 课时。 这是第 3 节课，共 4 节。 你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。 这是 C++ Academy 学习路径的一部分，你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 C++ Academy 课程共包含 4 节课。

共享对象

有时程序的多个部分都需要保持某个对象存活。std::shared_ptr<T> 通过引用计数处理共享所有权。

创建 shared_ptr

请使用 std::make_shared，它会在一次分配中同时分配控制块和对象。

#include <memory>
auto s = std::make_shared<Widget>(42);
std::cout << s.use_count();   // 1

复制会共享所有权

复制 shared_ptr 会增加引用计数。销毁或重新赋值会减少引用计数。当计数降为 0 时，对象会被删除。

auto a = std::make_shared<Widget>();
auto b = a;                  // ref count is now 2
std::cout << a.use_count();  // 2

底层工作原理

shared_ptr 包含两个指针：一个指向对象，另一个指向包含引用计数的控制块。控制块在堆上分配。

原子引用计数

引用计数使用原子操作，因此可以在线程之间安全地复制 shared_ptr。不过，被指向的对象本身不会自动具备线程安全性。

重置和重新赋值

赋予新值会减少旧对象的引用计数，并增加新对象的引用计数。reset() 会将 shared_ptr 设为空。

从原始指针构造 shared_ptr（避免）

请勿从同一个原始指针构造两个 shared_ptr——它们各自会拥有独立的控制块。请始终使用 make_shared。

// BUG
Widget* raw = new Widget();
std::shared_ptr<Widget> a(raw);
std::shared_ptr<Widget> b(raw);   // disaster: two control blocks

循环问题

两个相互引用的 shared_ptr 会形成循环——两者的引用计数都不会降到零，因此都不会被释放。这会造成内存泄漏。

struct Node {
    std::shared_ptr<Node> next;
};
auto a = std::make_shared<Node>();
auto b = std::make_shared<Node>();
a->next = b;
b->next = a;     // cycle — never freed

使用 weak_ptr 打破循环

std::weak_ptr<T> 可以观察 shared_ptr，但不会参与引用计数。请将关系的一侧设为弱引用，以打破循环。

struct Node {
    std::shared_ptr<Node> next;
    std::weak_ptr<Node>  prev;     // weak — does not own
};

使用 weak_ptr

您不能直接解引用 weak_ptr。请调用 lock() 获取一个 shared_ptr；如果对象已经销毁，则会得到空指针。

std::weak_ptr<Widget> w = sharedPtr;
if (auto p = w.lock()) {
    p->use();   // safe — we have a shared_ptr now
} else {
    std::cout << "object expired";
}

开销与 unique_ptr 的比较

shared_ptr 占用空间更大（两个指针加一个控制块），速度也更慢（使用原子引用计数）。只有在确实需要共享所有权时才使用它。

快速检查

std::weak_ptr 的典型使用场景是什么？

回顾

shared_ptr 使用原子引用计数跟踪所有权。请使用 make_shared，注意避免循环，并使用 weak_ptr 打破循环。如果不需要共享所有权，请优先使用 unique_ptr。

常见问题解答

「shared_ptr 与 weak_ptr：共享所有权」课时是免费的吗？

是的 — 「shared_ptr 与 weak_ptr：共享所有权」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习（内置代码编辑器和全天候 AI 导师）并解锁 C++ Academy 课程的其余内容，请升级到 CoddyKit PRO。 C++ Academy 课程共包含 4 节课。

「shared_ptr 与 weak_ptr：共享所有权」这节课中我会学到什么？

使用引用计数共享所有权，并用 weak_ptr 打破循环引用 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 C++ Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习 C++ Academy 需要有经验吗？

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 C++ Academy 课程适合初学者到高级学习者，你可以从这里开始或从头开始，按照自己的节奏学习。 这是第 3 节课，共 4 节。

「shared_ptr 与 weak_ptr：共享所有权」课时需要多长时间？

大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动，所以你能稳步进步，并在网页和应用中从离开的地方继续。

我能在这节 C++ Academy 课中编写并运行代码吗？

能。每节 C++ Academy 课都包含内置代码编辑器，你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码，并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。

此课程中的所有课时

  1. 智能指针为何取代原始 new 和 delete
  2. unique_ptr：独占所有权
  3. shared_ptr 与 weak_ptr：共享所有权
  4. 自定义删除器与 make 函数
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