智能指针——使用 std::shared_ptr 管理具备共享所有权的资源

文章目录

• • 使用 std::shared_ptr 管理具备共享所有权的资源
  • • 引用计数机制
    • 控制块
    • this 指针问题与 std::enable_shared_from_this
    • 自定义删除器

使用 std::shared_ptr 管理具备共享所有权的资源

std::shared_ptr 通过引用计数（reference count）机制实现共享所有权。没有特定的 shared_ptr 独占对象，所有指向同一对象的 shared_ptr 协作管理生命周期——当最后一个 shared_ptr` 不再指向该对象时，自动销毁资源。它结合了垃圾回收的便利性与析构函数的可预测性。

不支持数组

• 没有 std::shared_ptr<T[]> 的特化版本
• 没有 operator[]
• 虽可通过自定义删除器 delete[] 绕过编译，但这是糟糕的设计
• 替代方案：std::array、std::vector、std::string

—

引用计数机制

📌 移动操作更快：拷贝需要原子递增引用计数，移动则完全不需要修改计数。

:::color1 性能开销

:::

控制块

控制块包含：

• 引用计数（强引用）
• 弱计数（weak count，见 Item 20）
• 自定义删除器的拷贝（如果有）
• 自定义分配器的拷贝（如果有）

auto pw = new Widget;
std::shared_ptr<Widget> spw1(pw, loggingDel); // 创建控制块 #1
std::shared_ptr<Widget> spw2(pw, loggingDel); // 创建控制块 #2 ❌
// *pw 会被销毁两次 → double free → 未定义行为！

// 方法一：直接传 new 的结果
std::shared_ptr<Widget> spw1(new Widget, loggingDel);
std::shared_ptr<Widget> spw2(spw1); // 复用 spw1 的控制块 ✅

// 方法二：使用 std::make_shared（无自定义删除器时优先）
auto sp = std::make_shared<Widget>();

this 指针问题与 std::enable_shared_from_this

std::vector<std::shared_ptr<Widget>> processedWidgets;

//如果外部已有 shared_ptr<Widget> 指向该对象，会导致多个控制块，引发 double free！
class Widget {
public:
void process() {
processedWidgets.emplace_back(this); // ❌ 用 this 裸指针创建新的控制块！
}
};

//📌 CRTP（奇异递归模板模式）：派生类继承以自身为模板参数的基类模板。
class Widget : public std::enable_shared_from_this<Widget> {
public:
void process() {
processedWidgets.emplace_back(shared_from_this()); // ✅ 复用已有控制块
}
};

⚠️ 前提：调用 shared_from_this() 前，必须已存在至少一个 shared_ptr` 指向当前对象。

class Widget : public std::enable_shared_from_this<Widget> {
public:
template<typename... Ts>
static std::shared_ptr<Widget> create(Ts&&... params) {
return std::shared_ptr<Widget>(new Widget(std::forward<Ts>(params)...));
}
void process() { /* 使用 shared_from_this() */ }

private:
Widget() = default; // 构造函数私有，强制通过工厂创建
};

自定义删除器

auto loggingDel = [](Widget* pw) {
makeLogEntry(pw);
delete pw;
};
std::shared_ptr<Widget> spw(new Widget, loggingDel);

📌 灵活性优势：不同删除器的 shared_ptr` 类型相同，可放入同一容器、互相赋值。