c++智能指针shared_ptr的实现原理_c++ shared_ptr实现原理

shared_ptr通过引用计数和控制块实现共享所有权，use_count跟踪共享对象的指针数量，对象析构时自动释放资源；make_shared将对象与控制块内存合并，提升性能；多线程下引用计数操作原子安全，但共享对象访问需额外同步；循环引用导致内存泄漏，可用weak_ptr打破循环。

智能指针 shared_ptr 的核心目标是实现对象的共享所有权，确保资源在所有持有者都不再使用时自动释放。它通过引用计数机制来管理动态分配的对象生命周期。

引用计数机制

每个 shared_ptr 实例指向一个控制块（control block），该控制块包含：

• 引用计数（use_count）：记录当前有多少个 shared_ptr 共享同一个对象。
• 删除器（deleter）：自定义资源释放逻辑，比如 delete、free 或其他清理函数。
• 弱引用计数（weak_count）：用于支持 weak_ptr。

当一个新的 shared_ptr 共享对象时，use_count 增加；当 shared_ptr 被销毁或重新赋值时，use_count 减少。一旦 use_count 变为 0，控制块会调用删除器释放所管理的对象。

控制块的分配方式

控制块可以与对象一起分配（make_shared 优化）或单独分配：

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• 使用 make_shared<T>() 时，对象和控制块被分配在同一块内存中，减少内存开销并提升性能。
• 直接用 shared_ptr<T>(new T) 时，控制块和对象是分开分配的，效率稍低。

线程安全性

shared_ptr 的引用计数操作是原子的（在大多数标准库实现中），这意味着多个线程同时修改不同的 shared_ptr 实例（指向同一对象）是安全的。但注意：

• 对同一个 shared_ptr 对象的并发读写仍需加锁。
• 所管理对象本身的线程安全由用户负责。

循环引用问题

当两个对象通过 shared_ptr 相互引用时，引用计数无法归零，导致内存泄漏。解决方法是使用 weak_ptr 打破循环。weak_ptr 不增加引用计数，只观察对象是否存在。

基本上就这些：shared_ptr 靠引用计数 + 控制块实现自动内存管理，配合 make_shared 提高性能，用 weak_ptr 避免循环引用。不复杂但容易忽略细节。

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