shared_ptr使用场景、陷阱、性能分析，使用建议

1.std::shared_ptr使用场景

 

#include <iostream>
#include <memory>


using namespace std;

shared_ptr<int> create0(int value) {
    return make_shared<int>(value); // 返回一个shared_ptr
}

//void myfunc(int value) {
shared_ptr<int> myfunc(int value) {
    shared_ptr<int> ptmp = create0(10);
    //return; // 离开作用域后,ptemp会被自动释放,它所指向的内存也会自动释放
    return ptmp; // 系统是根据ptmp这个局部变量来产生一个临时的shared_ptr对象往回返
}

int main() {
    //一:std::shared_ptr使用场景
    myfunc(12);
    // 如果这块不用shared_ptr变量来接收myfunc返回的结果,那么从myfunc返回的shared_ptr
    // 就会被销毁,所指向的对象也会被销毁
    auto p11 = myfunc(12);
    // 我们用了一个变量来接myfunc的返回值,那么myfunc返回的shared_ptr
    // 就不会被销毁,它所指向的对象也不会被销毁
    return 0;
}

二、std::shared_ptr使用陷阱分析：一旦用错，也是致命的

2.1慎用裸指针

避免使用匿名的临时shared_ptr<T>对象(Effective C++中写道）

#include <iostream>
#include <memory>

using namespace std;

void proc(shared_ptr<int> value) {
}

int main() {
    int*p = new int(100); //裸指针
    //proc(p); // 语法错, int*p 不能转换成shared_ptr<int>
    //error: could not convert ‘p’ from ‘int*’ to ‘std::shared_ptr<int>’
#if 0
    shared_ptr<int> p2(p);
    proc(p2);
#endif
    proc(shared_ptr<int>(p));  // 参数是个临时的shared_ptr,用一个裸指针显示的构造
    *p = 45; // 潜在的不可预料的问题；因为p指向的内存已经被释放了
    return 0;
}

2.2慎用get()返回的指针

返回只能指针指向的对象所对应的裸指针（有些函数接口可能只能使用裸指针）

get返回的指针不能delete，否则会异常

#include <iostream>                                                                                 
#include <memory>                                                                                   
                                                                                                    
using namespace std;                                                                                
                                                                                                    
int main() {                                                                                        
#if 0                                                                                               
    shared_ptr<int> myp(new int(100));                                                              
    int *p = myp.get();                                                                             
    delete p; // 不可以删除，会导致异常                                                             
#endif                                                                                              
    // 不能将其他智能指针绑到get返回的指针上                                                        
    shared_ptr<int> myp(new int(100));                                                              
    int *p = myp.get(); // 这个指针千万不能随意释放,否则myp就没办法正常管理该指针了                 
    {                                                                                               
         shared_ptr<int> myp2(p);// 错误，现在myp和myp2引用计数都为1,但一旦跳出这个程序块,p指针指向的内存被释放                 
        // shared_ptr<int> myp2;                                                                    
        // myp2 = shared_ptr<int>(myp); // 错误                                                     
        // shared_ptr<int> myp2(myp); // 正确                                                       
    }                                                                                               
    // 离开上边myp2的范围,导致myp指向的内存被释放了                                                 
    *myp = 65; //该内存已经被释放，这样复制会导致不可预料的后果                                     
    return 0;                                                                                       
} 

结论：永远不要用get得到的指针来初始化另一个智能指针或者给另改一个智能赋值

2.3不要把类对象指针（this）作为shared_ptr返回，改用enable_shared_from_this

#include <iostream>                                                                                 
#include <memory>                                                                                   
                                                                                                    
using namespace std;                                                                                
                                                                                                    
class CT: public enable_shared_from_this<CT> {                                                      
public:                                                                                             
    shared_ptr<CT> get_self() {                                                                     
        // return shared_ptr<CT>(this); // 用裸指针初始化多个shared_ptr的感觉                       
        return shared_from_this(); // 这个就是enable_shared_from_this类中的方法                     
    }                                                                                               
};                                                                                                  
                                                                                                    
int main() {                                                                                        
    shared_ptr<CT> pct1(new CT);                                                                    
    // shared_ptr<CT> pct2 = pct1; // 这两个强饮用;                                                 
    shared_ptr<CT> pct2 = pct1->get_self();                                                         
    cout << pct2.use_count() << endl; // 2                                                               
    // get_self函数如果使用裸指针,会出现问题                                                        
    // 用到c++标准库里边的类模板:enable_shared_from_this:                                           
    // 现在,在外面创建CT对象的智能指针以及通过CT对象返回的this智能指针都是安全的                    
    // 这个enable_shared_from_this中有一个弱指针weak_ptr,这个弱指针能够监视this                     
    // 在我们调用shared_from_this()这个方法时，这个方法内部实际上是调用weak_ptr的lock方法           
    // 大家都知道lock()会让shared_ptr指针计数+1,同时返回这个shared_ptr,这就是工作原理               
    return 0;                                                                                       
} 

2.4避免循环引用：能够导致内存泄露

妖异的代码

#include <iostream>
#include <memory>

using namespace std;

class CB;
class CA {
public:
    shared_ptr<CB> m_pbs;
    ~CA() {
        int test;
        test =1;
        cout << "~CA()" << endl;
    }
};

class CB {
public:
    //shared_ptr<CA> m_pas;
    weak_ptr<CA> m_pas; // 把这里变成弱引用
    ~CB() {
        int test;
        test =1;
        cout << "~CB()" << endl;
    }
};

int main() {
#if 0
    shared_ptr<CA> pca(new CA);
    shared_ptr<CB> pcb(new CB);
    pca->m_pbs = pcb;  // 等价于指向CB对象的有两个强引用
    pcb->m_pas = pca; // 妖异，等价于指向CA对象的有两个强引用
#endif

    shared_ptr<CA> pca(new CA);
    shared_ptr<CB> pcb(new CB);
    pca->m_pbs = pcb;  // 等价于指向CB对象的有两个强引用
    pcb->m_pas = pca; // 因为m_pas是弱引用,所以这里指向CA的对象只有一个强引用
    // 离开作用域之后,pca引用技术从1就变成0会释放CA对象（CA的析构函数被执行）
    // CA的析构函数被执行了(表示对象即将被释放),
    // 导致CA内的m_pbs引用技术会减1,也就是指向CB对象的引用技术-1
    // 超出pcb作用域时指向CB的计数也会-1,
    // 最终，会有一个时刻，指向CB对象的强引用计数从1较少到0,导致CB对象被释放 
    return 0;
}

三、性能说明

3.1尺寸问题

#include <iostream>
#include <memory>

using namespace std;


int main() {
    char *p;
    int lenp = sizeof(p); // 4字节
    cout << lenp << endl;
    shared_ptr<string> p1;
    int ilensp = sizeof(p1);
    cout << ilensp << endl; // 8字节，包含两个裸指针
    return 0;
}

shared_ptr的尺寸是裸指针的2倍；weak_ptr尺寸裸指针的2倍

a)第一个裸指针指向的是这个智能指针所指向的对象

b)第二个裸指针指向一个很大的数据结构（控制块），这个控制块里边有啥：

    b.1)所指对象的强引用计数：shared_ptr

    b.2)所指对象的弱引用计数：weak_ptr

    b.3)其他数据，比如删除器指针，内存分配器

这个控制块是由第一个指向某个对象的shared_ptr创建的

控制块创建时机：

a)make_shared：分配并初始化一个对象，返回指向对象的shared_ptr,所以，这个make_shared它总是能够创建一个控制块
shared_ptr<int> p2 = make_shared<int>(100);
b)用裸指针来创建一个shared_ptr对象时
int*p = new int();
shared_ptr<int> p1(pi);
shared_ptr<int> p2(pi); // 不允许，否则会产生多个控制块，也就是多个引用计数（每个都是1）；析构时析构多次，导致异常

3.2.移动语义

shared_ptr<int> p1(new int(100));
shared_ptr<int> p2(std::move(p1));  // 移动语义，移动构造一个新的智能指针p2
                                 // p1就不再指向该对象（变成空），引用计数依旧是1
shared_ptr<int> p3;
p3 = std::move(p2); // 移动赋值，p2指向空， p3指向该对象，整个对象的引用计数仍旧为1

移动肯定比复制快；复制你要增加引用技术，移动不需要，

移动构造函数快过复制构造函数，移动赋值运算符快过拷贝赋值运算符

4.补充说明和使用建议

a）掌握了绝大部分shared_ptr用法；小部分没讲解，靠大家摸索

分配器，解决了内存分配问题

shared_ptr<int> p((new int), mydeleted(), myallocator<int>())

b)谨慎使用

new shared_ptr<int>, memcpy() 奇怪用法，大家不要轻易尝试

c)优先使用make_shared(),不能让自己定义自己的删除器

shared_ptr<string> ps1(new string("I Love China!")); // 分配两次
auto ps2 = make_shared_<string>("I love Chind!"); // 分配1次内存

5.多线程下shared_ptr

（1）一个 shared_ptr 对象实体可被多个线程同时读取；

（2）两个 shared_ptr 对象实体可以被两个线程同时写入，“析构”算写操作；

（3) 如果要从多个线程读写同一个 shared_ptr 对象，那么需要加锁。

   为什么多线程读写 shared_ptr 要加锁？_陈硕的博客-优快云博客_多线程读写

（4）多线程的情况下，shared_ptr的use_count成员技数是不准确的。业务场景：如果使用use_count是否等于1，判断是否有其他线程在使用。是不正确的。

常用使用包括

• 与 ​0​ 比较。若 use_count 返回零，则智能指针为空且不管理对象（无论被存储指针是否为空）。多线程环境下，这不隐含被管理对象的析构函数已完成。
• 与 1 比较。若 use_count 返回 1 ，则无其他拥有者。（被弃用成员函数 unique() 为此使用情况提供。）多线程环境中，这不隐含对象可以安全修改，因为先前拥有者对被管理对象的访问可能未完成，而因为新的共享拥有者可以同时引入，例如用 std::weak_ptr::lock 。

std::memory_order - cppreference.com

std::shared_ptr<T>::use_count - cppreference.com

深入RPC - Atomic instructions - 《BRPC v0.9.7 开发手册》 - 书栈网 · BookStack

多线程安全引用计数读写：https://github.com/apache/incubator-brpc/blob/master/src/butil/memory/scoped_ptr.h