C++ shared_ptr怎么工作 引用计数机制解析

shared_ptr通过引用计数管理对象生命周期，多个指针共享同一控制块，引用计数为0时自动释放资源；使用make_shared提升性能，避免裸指针重复构造导致多控制块；循环引用需用weak_ptr打破，确保内存安全释放。

在C++中，shared_ptr 是一种智能指针，用于管理动态分配的对象，确保对象在不再被使用时自动释放。它通过引用计数机制实现共享所有权，多个 shared_ptr 可以指向同一个对象，只有当最后一个指向该对象的 shared_ptr 被销毁或重置时，对象才会被删除。

引用计数的基本原理

shared_ptr 内部维护两个指针：一个指向实际管理的对象，另一个指向控制块（control block）。控制块中包含引用计数、弱引用计数以及可能的自定义删除器和分配器。

每当一个新的 shared_ptr 通过拷贝构造或赋值操作共享同一个对象时，引用计数加1。当某个 shared_ptr 被销毁或重新赋值时，引用计数减1。当引用计数变为0时，说明没有 shared_ptr 再指向该对象，系统会自动调用删除器释放对象内存。

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控制块的创建时机

控制块并不是在所有情况下都立即创建。它的创建遵循以下规则：

• 使用 make_shared 时，对象和控制块在同一个内存块中分配，效率更高。
• 通过裸指针构造 shared_ptr 时，会单独分配控制块。
• 从 weak_ptr 提升为 shared_ptr 时，如果对象还活着，会复用已有的控制块。

重要的是，同一个对象不应被多个独立的裸指针分别构造 shared_ptr，否则会导致多个控制块，引发重复释放或计数错误。

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循环引用问题与 weak_ptr

当两个对象通过 shared_ptr 相互持有对方时，引用计数永远不会归零，造成内存泄漏。这种情况称为循环引用。

解决方案是使用 weak_ptr。它不增加引用计数，只观察对象是否存在。在需要访问对象时，可尝试提升为 shared_ptr，如果对象已释放，提升会失败。

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基本上就这些。理解 shared_ptr 的引用计数机制，关键在于掌握控制块的生命周期和共享语义。正确使用能极大提升代码安全性和可维护性。

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