Кратко и по существу.
Что делает приведённый код
- При создании: `std::shared_ptr a(new A());` создаётся управление объектом с счётчиком ссылок = $1$.
- Копирование `std::shared_ptr b(a);` увеличивает счётчик до $2$.
- `a.reset();` уменьшает счётчик до $1$; объект не удаляется, потому что `b` всё ещё владеет им. Когда последний владеющий shared_ptr уничтожится или сбросится и счётчик станет $0$, объект будет удалён.
Ключевая семантика shared_ptr
- Делит владение объектом через общий control block, хранящий счётчик сильных ссылок (shared) и счётчик слабых (weak).
- Счётчик сильных ссылок обычно атомарный (безопасен в многопоточном доступе).
- Управление жизненным циклом: объект удаляется автоматически при достижении счётчика сильных ссылок $0$.
Циклические ссылки и утечки
- Если объекты образуют цикл сильных ссылок, счётчики не упадут до $0$, и объекты не будут удалены.
Пример:
class A { std::shared_ptr b; };
class B { std::shared_ptr a; };
Если A владеет B и B владеет A через shared_ptr, то даже без внешних ссылок у каждого счётчик остаётся как минимум $1$ → утечка.
- Итого: циклы strong (shared_ptr↔shared_ptr) приводят к взаимной удержке и утечке памяти.
Альтернативы и инструменты в C++
- std::weak_ptr — разрывает цикл: хранит слабую (non-owning) ссылку на control block; позволяет проверять и получить shared_ptr через lock().
Рекомендация: в циклических структурах (например, parent/child) делайте одну сторону weak_ptr.
- std::unique_ptr — единственное владение, без счётчика; хорош для деревьев/владения одного владельца; можно перемещать.
- std::make_shared — создаёт control block и объект в одной аллокации (лучше производительность и безопасность): обычно $1$ аллокация вместо $2$ при `new`+`shared_ptr`.
- std::enable_shared_from_this — безопасно получать shared_ptr на this из методов объекта, если объект уже управляется shared_ptr.
- boost::intrusive_ptr (или свои intrusive схемы) — счётчик в самом объекте, уменьшает накладные расходы на раздельный control block.
- Ненавящие (non-owning) raw указатели или ссылки — для наблюдателей; или gsl::not_null/owner аннотации для документации.
- Сборщики мусора (Boehm GC) — альтернатива в специфичных проектах, но не стандартный C++ подход.
- Инструменты обнаружения утечек: Valgrind, AddressSanitizer/LeakSanitizer, встроенные профилировщики.
Практические советы
- Используйте make_shared вместо `new` + shared_ptr, если нужно shared владение.
- Для отношений «владеет ↔ наблюдает» делайте наблюдающую сторону std::weak_ptr.
- Проектируйте владение явно: предпочитайте unique_ptr, если возможен единственный владелец; shared_ptr там, где реально нужно разделённое владение.
- Для сложных графов рассмотрите явное владение (например, владелец — root) + слабые ссылки для остальных связей.
Если нужно, могу показать маленький пример кода с циклом и с его исправлением через std::weak_ptr.