C++ shared_ptr机制引用计数详细解析-C++-PHP中文网

C++ shared_ptr机制引用计数详细解析

P粉602998670

发布： 2025-08-30 10:44:01

原创

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std::shared_ptr通过引用计数管理对象生命周期，强引用计数控制对象销毁，弱引用计数避免循环引用，使用控制块存储计数信息，make_shared提升性能，多线程下计数操作原子但对象访问需额外同步。

c++ shared_ptr机制引用计数详细解析

在C++中，std::shared_ptr 是一种智能指针，用于实现共享所有权的动态对象管理。它的核心机制是引用计数，通过自动追踪有多少个

shared_ptr

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实例指向同一个对象，确保对象在不再被使用时自动释放，避免内存泄漏。

引用计数的基本原理

每个

shared_ptr

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实例都指向一个控制块（control block），这个控制块包含两个关键计数：

强引用计数（strong reference count）：记录当前有多少个
```
shared_ptr
```
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正在共享该对象。只要这个计数大于0，对象就不会被销毁。
弱引用计数（weak reference count）：记录有多少个
```
weak_ptr
```
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指向该控制块。它不影响对象的生命周期，仅用于观察对象是否还存在。

当最后一个

shared_ptr

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被销毁或重置时，强引用计数变为0，此时会自动调用所管理对象的析构函数，并释放内存。

控制块的创建与共享

控制块通常在以下情况被创建：

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使用
```
std::make_shared<T>()
```
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创建对象时，对象和控制块在一块内存中分配，效率更高。
用裸指针构造
```
shared_ptr
```
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时，单独分配控制块。

多个

shared_ptr

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共享同一个对象时，它们指向同一个控制块，共享引用计数。例如：

std::shared_ptr<int> p1 = std::make_shared<int>(42);
std::shared_ptr<int> p2 = p1;  // 引用计数从1变为2

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此时，控制块中的强引用计数为2。当

p1

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和

p2

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都离开作用域后，计数减至0，对象被销毁。

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引用计数的操作细节

引用计数的增减发生在以下操作中：

拷贝构造：新
```
shared_ptr
```
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从已有实例构造，强引用计数+1。
赋值操作：一个
```
shared_ptr
```
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赋值给另一个，原对象引用计数-1，新指向对象计数+1。
析构或 reset：释放对对象的持有，引用计数-1，若为0则触发删除。

这些操作都是原子的（在多线程环境下），确保引用计数线程安全。但注意：指向的对象本身并不自动线程安全，需额外同步。

循环引用问题与 weak_ptr

当两个或多个对象通过

shared_ptr

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相互引用时，引用计数永远无法降为0，导致内存泄漏。例如：

struct Node {
    std::shared_ptr<Node> parent;
    std::shared_ptr<Node> child;
};

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如果

a->child = b; b->parent = a;

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，则 a 和 b 的引用计数至少为1，即使外部指针释放也无法销毁。

解决方法是使用

std::weak_ptr

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打破循环。它不增加强引用计数，只观察对象是否存在。访问前需调用

lock()

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获取临时

shared_ptr

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。

基本上就这些。引用计数是

shared_ptr

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的核心，理解它有助于写出安全高效的C++代码。关键是掌握控制块、强弱引用的区别，以及避免循环引用。不复杂但容易忽略细节。

以上就是C++ shared_ptr机制引用计数详细解析的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！

C++ shared_ptr机制 引用计数详细解析

引用计数的基本原理

控制块的创建与共享

引用计数的操作细节

循环引用问题与 weak_ptr

C++ shared_ptr机制引用计数详细解析