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C++智能指针控制块内部结构解析

P粉602998670

发布： 2025-08-28 15:43:01

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c++智能指针控制块内部结构解析

智能指针的控制块是实现共享所有权和自动资源管理的核心机制，尤其在

std::shared_ptr

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中起着关键作用。理解其内部结构有助于掌握其性能特征和使用注意事项。

控制块的基本组成

控制块是一个动态分配的结构体，由

std::shared_ptr

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在首次创建时生成，用于管理所指向对象的生命周期。它通常包含以下成员：

引用计数（shared reference count）：记录当前有多少个
```
shared_ptr
```
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共享该对象。
弱引用计数（weak reference count）：记录有多少个
```
std::weak_ptr
```
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指向该控制块。
指向管理对象的指针：实际被管理的对象地址，用于在引用计数归零时调用析构函数。
自定义删除器（deleter）：可选的删除逻辑，比如
```
fclose
```
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、
```
delete[]
```
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等。
分配器（allocator）：用于释放控制块本身的内存，支持自定义内存管理策略。

这些字段共同协作，确保对象在不再被任何

shared_ptr

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引用时被正确销毁，同时允许

weak_ptr

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安全地观察对象状态。

控制块的创建时机

控制块并非在所有

shared_ptr

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构造时都创建，其生成依赖于构造方式：

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当使用原始指针构造
```
shared_ptr
```
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时，会立即分配控制块。
通过
```
make_shared<T>()
```
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创建时，会将控制块与对象内存合并分配，提升性能并减少内存碎片。
从另一个
```
shared_ptr
```
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或
```
weak_ptr
```
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构造时，只增加引用计数，不新建控制块。

make_shared

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的优化在于“一次分配”，将控制块和对象放在同一块内存中，避免了两次独立的堆分配，也提高了缓存局部性。

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控制块的生命周期管理

控制块的销毁分为两个阶段：

当引用计数归零时，执行删除器销毁管理的对象。
当弱引用计数也归零后，才释放控制块本身的内存。

这意味着即使对象已被销毁，只要还有

weak_ptr

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存在，控制块仍保留在内存中，用于判断对象是否已过期（

expired()

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）。

多态与别名控制块

有时

shared_ptr

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指向的对象与控制块管理的对象不同，这称为“别名控制块”（aliasing constructor）。例如：

// 构造一个指向成员变量的 shared_ptr，但共享原对象的控制块 std::shared_ptr<MyClass> p(new MyClass); std::shared_ptr<int> alias(p, &p->getMember());

此时

alias

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不拥有新控制块，而是共享

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的控制块。这在实现某些封装或代理模式时非常有用，避免额外开销。

基本上就这些。控制块的设计在安全性和效率之间做了良好平衡，理解它有助于写出更高效、更少隐患的 C++ 代码。

以上就是C++智能指针控制块内部结构解析的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！

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C++智能指针控制块 内部结构解析

控制块的基本组成

控制块的创建时机

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