Question

如果我们假设std::shared_ptr存储引用计数（我意识到标准不需要，但我不知道任何没有的实现），那引用计数的位数有限，并且这意味着支持的引用数量最多。这导致了两个问题：

这个最大值是多少？
如果你试图超过它会发生什么（例如，通过复制引用具有最大引用计数的对象的std :: shared_ptr）？请注意，std::shared_ptr的复制构造函数声明为noexcept。

该标准是否对这两个问题都有所了解？常见的实现如何，例如，gcc，MSVC，Boost？

Answer 1

我们可以从shared_ptr::use_count()函数中获取一些信息。 §20.7.2.2.5说：

long use_count() const noexcept;

返回：共享的shared_ptr个对象的数量，*this   *this的所有权，或0为空时的*this。

[注意：use_count()不一定有效。-end note]

乍一看，long返回类型似乎回答了第一个问题。然而，这个注释似乎意味着shared_ptr可以自由地使用它想要的任何类型的引用计数，包括像引用列表之类的东西。如果是这种情况，那么理论上就没有最大引用计数（尽管肯定存在实际限制）。

没有其他参考限制我可以找到的同一对象的引用数量。

值得注意的是，use_count被记录为不抛出和（显然）正确报告计数;除非实现确实使用了long成员进行计数，否则我看不出这两者在理论上是如何保证的。

Answer 2

我不确定标准是什么意思，但实际上看一下：

引用计数很可能是某种std::size_t变量。此变量在32位环境中最多可以保存-1+2^32，在64位环境中最多可以保存-1+2^64。

现在想象这个变量要达到这个值会发生什么：你需要2 ^ 32或2 ^ 64 shared_ptr个实例。好多啊。事实上，在你达到这个数字之前很久就会耗尽所有内存，因为一个shared_ptr大约是8/16字节。

因此，如果refcount变量的大小足够大，则不太可能达到引用计数的限制。

Answer 3

标准没有说;正如你所说，它甚至不需要参考数数。另一方面，在（或曾经）有一个声明超标的标准（或至少在C标准中）限制是未定义的行为。所以这几乎肯定是官方的答案。

在实践中，我希望大多数实现都能保持计数作为size_t或ptrdiff_t。在具有平面寻址的机器上，这个几乎意味着你无法创建足够的引用来导致溢出。（在这样的机器上，一个物体可以占据所有的物体内存，size_t或ptrdiff_t与指针大小相同。由于每个引用计数指针都有一个不同的地址，因此可以永远不会超过适合指针。）在具有分段的机器上然而，架构是可以想象的溢出。

Jon指出，该标准也需要 std::shared_ptr::use_count()返回long。我不确定是什么基本原理在这里：size_t或ptrdiff_t会产生更多感觉到这里。但是如果实现使用不同的类型可能是引用计数转换为long的规则 apply：“如果值可以表示，则值不变目的地类型（和位字段宽度）;否则，价值是实现定义。“（C标准使这一点更加清晰： “实现定义的值”可以是一个信号。）

Answer 4

您可以通过使用placement new实例化共享指针并从不删除它们来了解会发生什么。然后，您可以轻松地达到32位限制。

Answer 5

C ++ 11标准将long指定为use_count()观察者函数的返回类型，但未明确指定实现是否必须支持最多2^(sizeof(long)*8-1)-1个共享所有权。

它也没有指定引用计数器溢出时会发生什么。

boost::shared_ptr实现（例如Fedora 23上的1.58，x86-64）内部使用32位计数器，不检查溢出。

这意味着：

最大引用次数为2^31-1。
如果您有溢出和释放所有权，您最终可能会遇到一些免费使用后的问题

由于boost对不同平台使用不同的低级特化，您可以通过在*add_ref_lock中设置断点来验证详细信息 - 在Fedora 23 / x86-64上，您将停在此处：

/usr/include/boost/smart_ptr/detail/sp_counted_base_gcc_x86.hpp
[..]
int use_count_;        // #shared
int weak_count_;       // #weak + (#shared != 0)
[..]
bool add_ref_lock() // true on success
{
    return atomic_conditional_increment( &use_count_ ) != 0;
}

另见：

GNU STL（libstdc ++）shared_pointer实现基于Boost 1.32 one并且也有这个问题（在Fedora 23 / x86-64上） - _Atomic_word类型用于引用计数。它也是'仅'32位，不检查溢出。

相比之下，LLVM libc ++ shared_ptr实现使用long作为参考计数器，即在x64-64等LP64平台上，您可以在最多2^63-1所有者之间共享对象。 / p>

std :: shared_ptr中的最大引用计数是多少？如果你试图超过它会发生什么？

5 个答案: