程序员笔记（六十三）C++11智能指针之std::shared_ptr

外向笑小鸭子 2024-01-12 14:16:10  52354 赞同 0 反对 0

分类：资源标签：运维

程序员笔记（六十三）C++11智能指针之std::shared_ptr

std::shared_ptr是在c++11中引入的一种智能指针，其特点是它所指向的资源具有共享性，即多个shared_ptr可以指向同一份资源。在c++中使用shared_ptr需要包含<memory>头文件。

（一）定义并初始化一个共享指针的三种方式：

1通过new运算符或者普通指针

shared_ptr<Investment> sp(newInvestment());

Investment * pInvestment = new Investment();

shared_ptr<Investment> sp (pInvestment);

2通过make_shared方法

auto sp1 = std::make_shared<Investment>();

3通过拷贝另一个智能指针

shared_ptr<Investment> sp2(sp);

//或者

shared_ptr<Investment> sp3 = sp2;

（二）shared_ptr的结构

相比于普通指针，共享指针要占用多一倍的内存空间，其内部包含两个指针，一个指针指向它所管理的资源，第二个指针指向一个称为“Control Block”的控制块，如图所示：

通过上图所示的结构，我们可以知道在控制块中有一个引用计数字段（Reference Count），用来记录指向Object的共享指针数量，当我们声明并初始化一个共享指针时，Reference Count的值为1，当有另一个共享指针指向该Object时（比如通过赋值或拷贝构造函数，将一个共享指针赋值给另一共享指针），Reference count 的值递增1。

第二个字段：Weak Count，也是一个引用计数，它用来计数指向该Object的std::weak_ptr指针的数量，关于std::weak_ptr我们将在下一章节讨论。

引用计数的存在使得std::shared_ptr有一些比较特别的特性：

Std::shared_ptr的大小两倍于普通指针。

控制块必须是动态分配的，这是由于被shared_ptr所管理的对象并不知道有“引用计数”的存在，所以在被管理对象中并没有空间来存储这个引用计数。

引用计数的增减必须是原子性的，否则在多线程环境下，由于线程竞争的存在，会导致对Reference count的脏读、脏写。

（三）资源释放

shared_ptr默认情况下使用delete释放资源，但是用户也可以指定自己的资源释放函数，例如在下面这个例子中，pInvest用delete_Investment进行资源释放操作：

资源释放器的地址存放于控制块（Control Block）中，因此增加用户自定义的资源释放器不会增加shared_ptr的大小，其大小仍然为两个指针的大小。

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