C++智能指针内存 引用计数实现分析

引用计数通过共享控制块管理对象生命周期，每个shared_ptr含对象指针和控制块指针，控制块存储强弱引用计数、删除器及分配器；复制时强引用原子递增，销毁时原子递减，归零则触发删除器释放资源，weak_ptr仅增弱引用计数以解循环引用；其内存开销在于额外堆分配控制块及指针体积增大，性能损耗源于原子操作、间接访问和构造析构成本。

C++智能指针的引用计数机制，本质上就是一套精巧的内存管理策略。它让对象在不再被任何“强”引用指向时，能够自动、优雅地释放其占用的内存。核心在于每个被管理的资源都附带一个共享的计数器，当有新的智能指针指向它时计数器递增，当智能指针生命周期结束时计数器递减，一旦计数归零，就意味着资源可以安全地被回收了。这玩意儿，很大程度上解放了我们对内存的焦虑。

深入到

std::shared_ptr

shared_ptr

1. 强引用计数（strong count）：记录有多少个

   shared_ptr

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   实例共享这个对象。
2. 弱引用计数（weak count）：记录有多少个

   weak_ptr

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   实例在观察这个对象。
3. 自定义删除器（deleter）：如果用户提供了，用于非堆内存或特殊清理。
4. 分配器（allocator）：如果使用了自定义分配器。

每当我们复制一个

shared_ptr

shared_ptr

shared_ptr

这里“原子性”这个词非常关键，因为

shared_ptr

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；

至于

weak_ptr

为什么引用计数是管理C++对象生命周期的有效策略？

说实话，手动管理内存真是件让人头疼的事。在没有智能指针的日子里，我们经常会遇到内存泄漏（忘了

delete

delete

它基于一个非常朴素但又强大的原则：当一个资源不再被任何人需要时，就应该被清理掉。

shared_ptr

delete

shared_ptr

尤其是在对象所有权关系复杂，或者存在多个“共同所有者”的场景下，引用计数简直是救星。比如，一个数据块可能同时被多个模块读取和处理，每个模块都需要这个数据块存在。用

shared_ptr

shared_ptr

delete

unique_ptr

C++智能指针引用计数实现中常见的内存开销与性能考量有哪些？

天下没有免费的午餐，引用计数带来的便利也伴随着一定的开销。最直观的就是内存开销。一个

shared_ptr

shared_ptr

shared_ptr

new

shared_ptr

然后是性能开销。这主要体现在几个方面：

1. 原子操作：前面提到了，引用计数的增减必须是原子操作，以保证线程安全。原子操作通常比普通的非原子操作要慢，因为它涉及到内存屏障和CPU缓存同步，这会消耗更多的CPU周期，甚至可能导致缓存失效。在高并发场景下，频繁的

   shared_ptr

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   拷贝和销毁可能会成为性能瓶颈。
2. 间接访问：

   shared_ptr

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   访问实际对象需要两次解引用：先从

   shared_ptr

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   内部的指针找到控制块，再从控制块找到实际对象。虽然现代CPU的缓存机制能缓解一部分，但相比裸指针直接访问，这无疑增加了访问路径的长度。
3. 构造与析构成本：

   shared_ptr

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   的构造、拷贝

以上就是C++智能指针内存 引用计数实现分析的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！