C++智能指针构造方式 make_shared和new选择

优先选择make_shared,因其通过单次内存分配提升性能并增强异常安全;当需自定义删除器、管理数组或构造函数非公有时,则必须使用new配合shared_ptr。

c++智能指针构造方式 make_shared和new选择

C++智能指针,特别是

shared_ptr

的构造,在

make_shared

和直接使用

new

表达式之间做选择,这并非一个简单的优劣判断,而更多是基于具体场景的需求和考量。通常,我个人会倾向于

make_shared

,因为它在性能和异常安全方面提供了明显的优势。然而,在某些特定且重要的场景下,我们依然需要依赖

new

来配合

shared_ptr

的构造。

当我们谈论

shared_ptr

的构造时,核心问题其实是:是让

shared_ptr

自己去管理通过

new

分配的内存,还是通过

make_shared

一次性完成对象的构造和控制块的创建?

从我的经验来看,大多数时候,我都会倾向于

make_shared

为什么呢?最直观的感受就是,它写起来更简洁,而且背后隐藏着一个非常重要的优化:单次内存分配。当我们写

new MyObject()

然后用

shared_ptr ptr(new MyObject());

时,实际上发生了两次内存分配:一次是为

MyObject

对象本身,另一次是为

shared_ptr

的控制块(里面包含引用计数、弱引用计数以及类型擦除的删除器等信息)。而

make_shared()

则聪明地将这两者合并成一次分配。这不仅仅是减少了一次系统调用开销,更重要的是,它能更好地利用缓存,减少内存碎片,在高性能场景下,这种差异是能感知到的。

不过,这也不是绝对的。比如,如果我的类构造函数是私有的,或者需要传递一个自定义的deleter(删除器),

make_shared

就显得力不从心了。这时候,我还是得老老实实地用

new

,然后将自定义deleter作为

shared_ptr

构造函数的第二个参数传进去。这就像是,

make_shared

提供了一个非常方便且高效的“套餐”,但如果你需要“定制服务”,就得自己动手了。

立即学习“C++免费学习笔记(深入)”;

make_shared

为何能提供性能优势?探究其底层机制

make_shared

的核心优势在于其内存分配策略。当我们使用

shared_ptr p(new T(args));

时,C++运行时需要做两件事:

调用

new T(args)

来在堆上分配

T

类型的内存,并构造对象。

shared_ptr

的构造函数会在堆上再分配一块内存,用于存储控制块(control block)。这个控制块包含了引用计数、弱引用计数以及类型擦除的删除器等信息。这两次独立的内存分配,意味着两次系统调用,以及潜在的内存碎片问题。

make_shared(args)

则不同。它进行的是一次性内存分配。它会计算好

T

对象所需空间和控制块所需空间的总和,然后一次性从堆上申请这么大一块连续的内存。在这块内存中,它会首先构造

T

对象,紧接着就是控制块。这种“合二为一”的做法带来了几个显而易见的优势:

减少内存分配次数: 从两次变为一次,直接降低了系统调用的开销。提高缓存局部性: 对象和其控制块在内存中是相邻的,当访问对象时,控制块的数据很可能也已经被加载到CPU缓存中,从而提高访问效率。减少内存碎片: 连续的内存块管理起来更高效,减少了小块内存反复分配和释放造成的内存碎片化问题。

从我的角度来看,这就像是打包服务。你单独买个商品,再单独买个包装盒,需要两个交易。而

make_shared

就是直接给你一个已经包装好的商品,一次性搞定。对于频繁创建大量

shared_ptr

的场景,这种优化是实打实的。

什么时候应该优先选择

make_shared

?实用场景分析

绝大多数情况下,

make_shared

都应该是你的首选,特别是当你满足以下条件时:

追求性能优化: 如果你的程序对性能敏感,需要频繁创建和销毁

shared_ptr

make_shared

的单次内存分配优势将非常明显。注重异常安全: 考虑这个表达式:

f(shared_ptr(new T()), shared_ptr(new U()));

。如果

new T()

成功,但

new U()

抛出异常,那么

new T()

分配的内存可能永远无法被

shared_ptr

接管并释放,导致内存泄漏。而

make_shared

则不会有这个问题,因为它在一次操作中完成了对象的创建和智能指针的绑定。例如,

f(make_shared(), make_shared());

,即使第二个

make_shared

失败,第一个

make_shared

创建的对象也会被正确管理。这是我个人非常看重的一点,毕竟代码的健壮性比什么都重要。对象构造函数是公开的:

make_shared

需要直接调用对象的构造函数。如果你的构造函数是私有的或保护的(例如,为了强制使用工厂方法),那么

make_shared

就无法直接使用。不需要自定义删除器:

make_shared

不支持直接指定自定义删除器。如果你需要为

shared_ptr

提供一个非默认的删除逻辑(例如,释放一个C风格的资源句柄,或者将对象归还到对象池),那么你必须使用

new

表达式来构造对象,然后将自定义删除器作为

shared_ptr

构造函数的第二个参数。

简而言之,如果你只是想创建一个普通的

shared_ptr

来管理一个堆上的对象,并且没有特殊的删除需求,

make_shared

就是那个“无脑选”的选项。

new

shared_ptr

结合使用的不可替代场景与考量

尽管

make_shared

有很多优点,但

new

表达式配合

shared_ptr

的构造方式,在某些特定场景下依然是不可或缺的。

自定义删除器(Custom Deleter): 这是最常见也是最重要的一个理由。当你的对象需要非标准的释放逻辑时,比如管理文件句柄、数据库连接、或者需要返回到对象池而不是直接

delete

时,

make_shared

就无能为力了。你必须使用

new

来创建对象,然后将自定义删除器作为

shared_ptr

的第二个构造函数参数传入。

#include #include #include  // For FILE*struct FileCloser {    void operator()(FILE* f) const {        if (f) {            fclose(f);            std::cout << "File closed." << std::endl;        }    }};// 使用new和自定义删除器std::shared_ptr file_ptr(fopen("test.txt", "w"), FileCloser{});// make_shared无法直接支持// std::make_shared(fopen("test.txt", "w"), FileCloser{}); // 编译错误

在我看来,这种场景下,

new

是唯一且正确的选择,它提供了

shared_ptr

的灵活性。

weak_ptr

的内存保留考量(特定情况): 这是一个比较微妙的点。当一个

shared_ptr

的所有引用都消失了,但仍有

weak_ptr

指向它时,

make_shared

分配的内存会保留下来,直到最后一个

weak_ptr

也失效。这是因为

make_shared

将对象和控制块放在一起,如果提前释放对象,控制块就无法访问了。这意味着,即使对象已经逻辑上被销毁,其占用的内存可能仍然无法归还给系统,直到所有

weak_ptr

都过期。而使用

new

分配的对象,当

shared_ptr

的引用计数降到零时,对象内存会立即被释放。控制块的内存则会保留到

weak_ptr

计数为零。在某些内存极其敏感,且

weak_ptr

生命周期可能很长的情况下,这种差异可能值得考虑。不过,这通常是过度优化,除非你真的遇到了内存压力问题。

数组的

shared_ptr

管理: C++17之前,

shared_ptr

对数组的支持并不直接。虽然你可以通过

shared_ptr

来管理数组,但

make_shared

没有对应的

make_shared

版本。所以,如果你需要

shared_ptr

来管理一个动态分配的数组,你仍然需要使用

new[]

,并提供一个自定义删除器(或者依赖C++17后的

shared_ptr

自动处理)。

#include #include // C++11/14 管理数组std::shared_ptr arr_ptr_old(new int[10], [](int* p){ delete[] p; });// C++17及以后,可以这样(但make_shared(10) 仍不可用)std::shared_ptr arr_ptr_cxx17(new int[10]);

当然,对于数组,

std::vector

通常是更好的选择,但如果必须用

shared_ptr

管理原生数组,

new

是必经之路。

总的来说,

make_shared

是日常开发中的“默认选项”,它在性能和异常安全方面提供了显著的优势。但当你的需求超出了

make_shared

的范围,比如需要自定义删除行为,或者在极少数情况下需要精细控制内存生命周期时,

new

结合

shared_ptr

的传统方式依然是不可替代的。选择哪种方式,最终还是取决于对项目具体需求的深刻理解。

以上就是C++智能指针构造方式 make_shared和new选择的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。
如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 chuangxiangniao@163.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。
发布者:程序猿,转转请注明出处:https://www.chuangxiangniao.com/p/1473641.html

(0)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫
上一篇 2025年12月18日 20:38:38
下一篇 2025年12月18日 20:39:04

相关推荐

  • 如何为C++配置代码格式化工具Clang-Format并集成到IDE

    答案:配置Clang-Format需安装工具、创建.clang-format文件并集成到IDE。安装后生成配置文件,自定义缩进、大括号等规则,并在VS Code、Visual Studio或CLion中设置路径与保存自动格式化,确保团队代码风格统一,提升可读性、维护性和协作效率。 说实话,每次看到项…

    2025年12月18日
    000
  • C++的std::weak_ptr是如何解决shared_ptr循环引用问题的

    std::weak_ptr的核心作用是打破shared_ptr的循环引用,避免内存泄漏。它通过不增加引用计数的方式观察对象,在对象仍存活时可升级为shared_ptr访问,从而实现非拥有的安全引用。 std::weak_ptr 的核心作用,就是提供一种“非拥有”(non-owning)的引用机制,它…

    2025年12月18日
    000
  • C++指针类型安全 类型转换风险分析

    指针类型转换需谨慎,C++中reinterpret_cast最危险,易导致未定义行为;应优先使用static_cast等C++风格转换,避免C风格强制转换,确保类型安全。 在C++中,指针是强大但危险的工具,尤其在涉及类型转换时,稍有不慎就可能引发未定义行为、内存访问错误或安全漏洞。理解指针的类型安…

    2025年12月18日
    000
  • C++中重复释放同一块内存(Double Free)会导致什么后果

    Double Free会导致堆结构损坏、程序崩溃或被利用执行任意代码,因重复释放同一内存块破坏元数据,引发空闲链表错误、内存泄漏或数据覆盖,可通过智能指针、RAII、内存调试工具等手段检测和避免。 重复释放同一块内存(Double Free)会导致程序崩溃、数据损坏,甚至可能被恶意利用执行任意代码。…

    2025年12月18日
    000
  • 解释C++的移动构造函数和移动赋值运算符如何优化内存使用

    C++的移动构造函数和移动赋值运算符通过“资源窃取”机制避免深拷贝,将资源所有权从右值对象转移给新对象,仅需指针赋值而不进行内存分配与数据复制,显著提升性能。 C++的移动构造函数和移动赋值运算符通过“资源窃取”而非“深拷贝”的机制,显著优化了内存使用。它们允许在对象生命周期结束或即将被销毁时,将其…

    2025年12月18日
    000
  • C++智能指针线程安全 原子操作保障

    shared_ptr引用计数线程安全,但多线程读写同一shared_ptr变量需用std::atomic;unique_ptr不可共享,跨线程传递需std::move并确保所有权清晰;智能指针不保证所指对象的线程安全,访问共享对象仍需同步机制。 智能指针在多线程环境下使用时,线程安全问题必须谨慎处理…

    2025年12月18日
    000
  • 如何初始化一个C++指针以避免成为野指针

    初始化C++指针时应赋值为nullptr、有效地址或使用智能指针。1. 用nullptr初始化可避免野指针,如int ptr = nullptr; 2. 指向变量时直接取地址,如int value = 10; int ptr = &value; 3. 动态分配使用new,如int* ptr …

    2025年12月18日
    000
  • 在没有管理员权限的电脑上如何配置便携式C++开发环境

    答案:在无管理员权限的电脑上配置C++开发环境需使用便携式工具,核心是通过解压MinGW-w64获取编译器、选用VS Code等便携IDE,并用批处理脚本临时配置PATH变量,使工具链在用户空间自包含运行,避免触碰系统目录和注册表,从而实现独立开发。 在没有管理员权限的电脑上配置C++开发环境,核心…

    2025年12月18日
    000
  • C++工业数字孪生 OPC UA实时数据桥接

    选择合适的OPC UA客户端SDK(如open62541或Unified Automation SDK),安装配置后通过C++代码连接服务器,浏览地址空间并读取指定节点数据,结合订阅机制实现数字孪生的实时数据交换与处理。 将C++应用与OPC UA服务器连接,实现工业数字孪生的实时数据交换。这涉及使…

    2025年12月18日
    000
  • C++异常安全验证 测试用例设计方法

    首先明确异常安全级别,再设计测试用例覆盖异常注入、资源管理和状态一致性,利用RAII和定制工具验证异常路径下的正确行为。 在C++中,异常安全是确保程序在异常发生时仍能保持正确状态的关键特性。设计有效的测试用例来验证异常安全,需要系统性地覆盖资源管理、状态一致性和异常传播路径。以下是实用的测试用例设…

    2025年12月18日
    000
  • 为C++项目设置静态代码分析工具Clang-Tidy的流程

    Clang-Tidy可有效检测C++代码中的风格问题与潜在bug,通过安装工具、创建配置文件、集成至构建系统实现。首先根据操作系统安装Clang-Tidy,Linux用apt,macOS用Homebrew,Windows需下载LLVM并配置PATH。接着在项目根目录创建.clan-tidy文件,指定…

    2025年12月18日
    000
  • C++数组怎样排序 STL sort算法应用实例

    答案是使用STL的sort函数对数组排序。需包含头文件,调用格式为sort(数组名, 数组名+元素个数),可配合greater()或自定义比较函数实现降序或特定规则排序,结构体排序则通过自定义比较函数按成员排序,注意边界和逻辑正确性。 在C++中,对数组进行排序最常用的方法是使用STL中的sort算…

    2025年12月18日
    000
  • C++指针类型推导 auto简化声明语法

    auto根据初始化表达式自动推导变量类型,如auto ptr = &x推导为int,auto it = numbers.begin()简化迭代器声明,提升代码可读性与安全性。 在C++中,auto关键字能够根据初始化表达式自动推导变量的类型,这对简化指针声明尤其有用。使用auto可以避免冗长…

    2025年12月18日
    000
  • C++ shared_ptr控制块 引用计数存储位置

    shared_ptr的控制块包含强引用计数、弱引用计数、删除器、分配器和类型擦除信息,独立于被管理对象存储,确保生命周期管理分离,支持多所有权与weak_ptr安全访问,避免循环引用问题。使用make_shared时对象与控制块连续分配,提升性能但可能延长内存占用;直接构造则分离分配,灵活性高但开销…

    2025年12月18日
    000
  • C++结构体比较操作 重载比较运算符实现

    重载比较运算符可自定义结构体比较逻辑,默认为逐成员浅比较,可能不符合业务需求。通过重载==、!=、 C++结构体比较的核心在于如何定义“相等”。默认情况下,结构体比较是逐个成员的浅比较,但这通常不满足实际需求。重载比较运算符,可以自定义比较逻辑,更精确地控制结构体之间的比较方式。 重载比较运算符实现…

    2025年12月18日 好文分享
    000
  • C++ stack适配器 后进先出数据结构

    C++ stack适配器基于现有容器实现LIFO结构,仅允许在栈顶进行插入和删除操作,提供push、pop、top等接口,支持自定义底层容器如vector或list,相比手动实现更高效且易维护,适用于浏览器历史、表达式求值等场景。 C++ stack适配器本质上是一种容器适配器,它利用已有的容器(如…

    2025年12月18日
    000
  • 怎样实现自定义内存分配器 重载new运算符示例

    通过重载new/delete可自定义内存管理,1. 类内重载控制单个对象分配;2. 重载new[]/delete[]支持数组;3. 全局重载影响所有分配;4. 结合内存池提升性能,需注意正确配对与异常安全。 在C++中,可以通过重载 new 和 delete 运算符来实现自定义内存分配器,从而控制对…

    2025年12月18日
    000
  • C++继承实现方式 基类派生类关系建立

    C++中基类与派生类关系通过继承语法建立,1. 使用class Derived : public Base声明实现“is-a”关系;2. 编译器安排内存布局,派生类对象包含基类子对象,形成连续内存结构;3. 构造时先调用基类构造函数再调用派生类构造函数,析构时顺序相反;4. public继承保持基类…

    2025年12月18日
    000
  • C++文件备份机制 增量备份实现方案

    增量备份通过仅备份变化文件节省空间与时间,核心在于基于时间戳或哈希比对文件状态。1. 以全量备份为基准,记录文件路径、大小、mtime及哈希;2. 使用std::filesystem获取文件属性,判断修改时间或内容变化;3. 维护JSON等格式的清单文件,每次备份前后更新状态;4. 遍历源目录,对比…

    2025年12月18日
    000
  • C++字符串处理 string类常用操作方法

    C++中string类提供构造、赋值、访问、修改、查找、比较等丰富操作,支持自动内存管理,相比C风格字符串更安全高效,通过reserve预分配内存可优化拼接性能,使用at()可避免越界访问,需注意空指针和迭代器失效等问题。 C++中 string 类提供了丰富的功能来处理字符串,理解并熟练运用这些方…

    2025年12月18日
    000

发表回复

登录后才能评论
关注微信