【转载】C++11智能指针中make_shared存在的必要性

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前言

最近在看谷歌的开源项目sfntly，然后发现了这个项目中用的是智能指针与我之前学C++的时候接触的智能指针（shared_ptr）的实现方式不同，是两个不同的角度。所以为了更好的理解sfntly里智能指针的实现思想，我先对之前学习C++11标准库的智能指针做一个总结，由于之前没有记录，所以就写下本文，方便自己以后翻出了看。

要说到C++11智能指针的实现，我觉得最好的理解方式是搞清楚make_shared的存在。本文就从make_shared开始，大概说下智能指针的实现，以及为什么要存在make_shared。

引用计数原理

C++11中的shared_ptr的定义我们截取一部分大概是这样的：

template<class T>
class shared_ptr{
private:
    T *px;                          // 指向所引用对象的指针
    unsigned long* pn;      // 指向引用计数的指针
};

C++

看了定义应该也容易明白shared_ptr的原理，就是用px来记录引用的对象的指针，使用pn来记录有多少个shared_ptr引用了相同对象（引用计数），当pn指向的引用计数为0时，delete px；

shared_ptr和make_shared

C++11直接使用 shared_ptr<T> 和 make_shared<T> 都可以创建智能指针。但是结合前面的简单说的原理，我们来讲下他们的区别。

shared_ptr

使用shared_ptr直接创建智能指针：

auto p = shared_ptr<int>(new int(100));

C++

我们有下面的两个过程：
– new int申请内存，并把指针传给shared_ptr中的px
– 为shared_ptr 的控制块另外申请一块内存，用来存放shared_ptr的控制信息，比如shared_ptr引用计数，weak_ptr引用计数。

这样把创建一个智能指针需要分两步申请内存，会存在下面两个问题：
– 当 new int 申请内存成功，但引用计数内存申请失败时，很可能造成内存泄漏。
– 内存分配是一个消耗性能的过程，分两次分配内存，意味着性能会下降

make_shared

为了解决直接使用shared_ptr创建智能指针带来的问题，C++11标准库引入了make_shared：

auto p = make_shared<int>(100);

C++

make_shared只会申请一次内存，这块内存会大于int所占用的内存，多出的部分被用于智能指针引用计数。这样就避免了直接使用shared_ptr带来的问题。

不过make_shared并不是完美的。

前面只说到强引用计数，其实智能指针还有弱引用计数。当强引用计数为0时，释放引用的对象内存，当弱引用计数为0时，释放引用计数所占用的内存。

由于弱引用计数的存在，make_shared创建的智能指针引用的对象，可能无法得到及时的释放，只有当强/弱引用都为0时，才能释放make_shared申请的一整块内存。