0

0

C++智能指针存在性能开销吗 对比unique_ptr与shared_ptr使用场景

P粉602998670

P粉602998670

发布时间:2025-08-08 11:00:02

|

415人浏览过

|

来源于php中文网

原创

c++++智能指针存在性能开销,主要取决于使用场景。1. 性能开销来源于内存分配、原子操作和析构逻辑,其中shared_ptr因控制块和原子操作开销更大,而unique_ptr几乎可忽略。2. unique_ptr适用于独占所有权、单线程、高频调用等场景,优势在于无引用计数、无原子操作、可高效传递所有权。3. shared_ptr用于共享资源管理,适用于多对象共享、延迟释放等场景,但需注意原子操作带来的性能瓶颈、控制块内存占用及循环引用问题。4. 优先选择unique_ptr,除非需要共享所有权;性能差异体现在构造/析构速度、内存占用和多线程表现,shared_ptr在频繁创建销毁时明显慢于unique_ptr。合理选用智能指针可在保障安全的同时兼顾性能。

C++智能指针存在性能开销吗 对比unique_ptr与shared_ptr使用场景

C++的智能指针确实存在一定的性能开销,但具体影响取决于使用场景。

unique_ptr
shared_ptr
是最常用的两种智能指针,它们在资源管理、线程安全和性能方面各有特点。

C++智能指针存在性能开销吗 对比unique_ptr与shared_ptr使用场景

1. 智能指针的性能开销从哪儿来?

智能指针之所以比裸指针“重”,主要是因为它们做了额外的工作:

C++智能指针存在性能开销吗 对比unique_ptr与shared_ptr使用场景
  • 内存分配:尤其是
    shared_ptr
    需要额外分配一个控制块(control block)来保存引用计数和删除器。
  • 原子操作
    shared_ptr
    在多线程环境下增加或减少引用计数时会使用原子操作,这会带来一定的同步开销。
  • 析构逻辑:智能指针会在生命周期结束时自动释放资源,这部分逻辑虽然透明,但也需要执行。

相比之下,

unique_ptr
的开销几乎可以忽略不计,因为它本质上只是对裸指针的一层轻量封装,没有引用计数等复杂机制。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;


2.
unique_ptr
的适用场景与优势

如果你只需要一个独占所有权的指针,

unique_ptr
是首选。它适合以下情况:

C++智能指针存在性能开销吗 对比unique_ptr与shared_ptr使用场景
  • 资源不需要共享
  • 不需要动态多态返回值(但可以配合
    unique_ptr
    来实现)
  • 对性能要求较高的模块,比如高频调用的函数或数据结构内部

它的优点包括:

  • 没有引用计数,构造和析构非常快
  • 不涉及原子操作,适用于单线程或栈上临时对象
  • 可以高效地作为函数返回值传递所有权
小技巧:unique_ptr 可以移动但不能复制,这种设计避免了误操作带来的问题,也减少了运行时的不确定性。

3.
shared_ptr
的使用场景与注意事项

当你需要多个指针共享同一个资源,并希望资源在其最后一个使用者释放后自动销毁时,就该用

shared_ptr

Smart Picture
Smart Picture

Smart Picture 智能高效的图片处理工具

下载

典型场景包括:

  • 多个对象之间共享某个资源
  • 需要延迟释放(例如跨线程回调)
  • 缓存系统、观察者模式等需要灵活生命周期管理的结构

不过要注意几点:

  • 每次拷贝或赋值都会触发原子加减操作,可能成为性能瓶颈
  • 控制块的额外内存开销(尤其在大量小对象的情况下)
  • 循环引用可能导致内存泄漏(可以通过
    weak_ptr
    解决)

如果你频繁创建和销毁

shared_ptr
,建议考虑对象池或者优化其生命周期管理。


4. 如何选择?性能差异有多大?

一般情况下,优先选

unique_ptr
,除非你真的需要共享所有权。性能差异主要体现在以下几个方面:

  • 构造/析构速度:
    unique_ptr
    明显更快
  • 内存占用:
    shared_ptr
    多出控制块,通常为 16~32 字节
  • 多线程表现:
    shared_ptr
    并发访问时会有锁竞争风险

实际测试中,在单线程下连续创建和销毁 100 万个指针,

shared_ptr
的耗时通常是
unique_ptr
的几倍甚至十几倍,特别是在使用
make_shared
以外的方式构造时更明显。


基本上就这些。合理使用智能指针不仅能提高代码安全性,也能在不影响性能的前提下写出清晰的资源管理逻辑。

相关专题

更多
java多态详细介绍
java多态详细介绍

本专题整合了java多态相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

15

2025.11.27

treenode的用法
treenode的用法

​在计算机编程领域,TreeNode是一种常见的数据结构,通常用于构建树形结构。在不同的编程语言中,TreeNode可能有不同的实现方式和用法,通常用于表示树的节点信息。更多关于treenode相关问题详情请看本专题下面的文章。php中文网欢迎大家前来学习。

534

2023.12.01

C++ 高效算法与数据结构
C++ 高效算法与数据结构

本专题讲解 C++ 中常用算法与数据结构的实现与优化,涵盖排序算法(快速排序、归并排序)、查找算法、图算法、动态规划、贪心算法等,并结合实际案例分析如何选择最优算法来提高程序效率。通过深入理解数据结构(链表、树、堆、哈希表等),帮助开发者提升 在复杂应用中的算法设计与性能优化能力。

17

2025.12.22

深入理解算法:高效算法与数据结构专题
深入理解算法:高效算法与数据结构专题

本专题专注于算法与数据结构的核心概念,适合想深入理解并提升编程能力的开发者。专题内容包括常见数据结构的实现与应用,如数组、链表、栈、队列、哈希表、树、图等;以及高效的排序算法、搜索算法、动态规划等经典算法。通过详细的讲解与复杂度分析,帮助开发者不仅能熟练运用这些基础知识,还能在实际编程中优化性能,提高代码的执行效率。本专题适合准备面试的开发者,也适合希望提高算法思维的编程爱好者。

15

2026.01.06

堆和栈的区别
堆和栈的区别

堆和栈的区别:1、内存分配方式不同;2、大小不同;3、数据访问方式不同;4、数据的生命周期。本专题为大家提供堆和栈的区别的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

389

2023.07.18

堆和栈区别
堆和栈区别

堆(Heap)和栈(Stack)是计算机中两种常见的内存分配机制。它们在内存管理的方式、分配方式以及使用场景上有很大的区别。本文将详细介绍堆和栈的特点、区别以及各自的使用场景。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章欢迎大家前来学习阅读。

572

2023.08.10

线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

480

2023.08.10

Python 多线程与异步编程实战
Python 多线程与异步编程实战

本专题系统讲解 Python 多线程与异步编程的核心概念与实战技巧,包括 threading 模块基础、线程同步机制、GIL 原理、asyncio 异步任务管理、协程与事件循环、任务调度与异常处理。通过实战示例,帮助学习者掌握 如何构建高性能、多任务并发的 Python 应用。

143

2025.12.24

高德地图升级方法汇总
高德地图升级方法汇总

本专题整合了高德地图升级相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

0

2026.01.16

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
C# 教程
C# 教程

共94课时 | 6.8万人学习

C 教程
C 教程

共75课时 | 4万人学习

C++教程
C++教程

共115课时 | 12.4万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号