共享指针如何工作？

Question

共享指针如何知道有多少指针指向该对象？ （在这种情况下为shared_ptr）

Answer 1

基本上，shared_ptr有两个指针：指向共享对象的指针和指向包含两个引用计数的结构的指针：一个用于“强引用”，或者是具有所有权的引用，另一个用于“弱引用” ，“或没有所有权的参考文献。

复制shared_ptr时，复制构造函数会增加强引用计数。当你销毁shared_ptr时，析构函数会减少强引用计数并测试引用计数是否为零;如果是，则析构函数删除共享对象，因为没有shared_ptr指向它。

弱引用计数用于支持weak_ptr;基本上，每当从weak_ptr创建shared_ptr时，弱引用计数就会递增，并且任何时候一个被销毁，弱引用计数就会递减。只要强引用计数或弱引用计数大于零，引用计数结构就不会被销毁。

实际上，只要强引用计数大于零，就不会删除共享对象。只要强引用计数或弱引用计数不为零，就不会删除引用计数结构。

Answer 2

我普遍同意James McNellis的回答。但是还有一点需要提及。

如您所知，shared_ptr<T>类型T未完全定义时，也可能会使用class AbraCadabra; boost::shared_ptr<AbraCadabra> myPtr; // ... 。

那是：

shared_ptr

这将编译＆amp;工作。与智能指针的许多其他实现不同，智能指针实际上要求完全定义封装类型以便使用它们。这与智能指针在不再被引用时应该知道删除封装对象的事实有关，并且为了删除对象，必须知道它是什么。

这是通过以下技巧实现的：AbraCadabra* pObj = /* get it from somewhere */; myPtr.reset(pObj); 实际上包含以下内容：

1. 指向对象的不透明指针
2. 共享参考计数器（James McNellis所描述的）
3. 指向已分配的工厂的指针，该指针知道如何销毁您的对象。

上面的工厂是一个带有单个虚函数的辅助对象，它应该以正确的方式删除你的对象。

当您为共享指针分配值时，实际上会创建此工厂。

即，以下代码

reset

这是分配此工厂的地方。 注意：AbraCadabra功能实际上是模板功能。它实际上为指定的类型（作为参数传递的对象的类型）创建工厂。 这是您的类型应该完全定义的地方。也就是说，如果它仍未定义 - 您将收到编译错误。

另请注意：如果您实际创建派生类型的对象（派生自shared_ptr），并将其分配给shared_ptr - 即使您的析构函数是正确的，它也会以正确的方式删除不是虚拟的。 reset将始终根据shared_ptr函数中显示的类型删除对象。

因此shared_ptr是一个非常复杂的智能指针变体。它提供了令人敬畏的灵活性。但是，您应该知道，与智能指针的其他可能实现相比，这种灵活性的性能非常差 。

另一方面 - 有所谓的“侵入式”智能指针。他们没有那么多的灵活性，相反，他们提供了最好的表现。

shared_ptr的优点与inrusive智能指针相比：

• 使用非常灵活。只需在将其分配给shared_ptr时定义封装类型。这对大型项目非常有价值，可以大大减少依赖性。
• 封装类型不必具有虚拟析构函数，仍然可以正确删除多态类型。
• 可以与弱指针一起使用。

reset的缺点与inrusive智能指针相比：

1. 非常野蛮的性能和浪费堆内存。在赋值时分配另外两个对象：引用计数器，加上工厂（浪费内存，慢）。但这只发生在shared_ptr上。当一个shared_ptr被分配给另一个时 - 不再分配任何内容。
2. 以上可能会抛出异常。 （内存不足的情况）。相反，intrsusive智能指针可能永远不会抛出（除了与无效内存访问，堆栈溢出等相关的进程异常）。
3. 删除对象也很慢：需要释放另外两个结构。

4. 使用侵入式智能指针时，您可以自由地将智能指针与原始指针混合使用。这没关系，因为实际引用计数驻留在对象本身内部，这是单个的。 相比之下 - 使用{{1}}，你可以不与原始指针混合。

   AbraCadabra * pObj = / *从某个地方获取它* /; myPtr.reset（pObj）; // ... pObj = myPtr.get（）; boost :: shared_ptr myPtr2（pObj）; // oops

上述情况将会崩溃。

Answer 3

至少有三种众所周知的机制。

外部计数器

当创建第一个指向对象的共享指针时，会创建一个单独的引用计数对象并初始化为1.复制指针时，引用计数会增加;当指针被销​​毁时，它会减少。指针赋值增加一个计数并减少另一个计数（按此顺序，否则自我赋值ptr=ptr将中断）。如果引用计数为零，则不再存在指针，并删除该对象。

内部计数器

内部计数器要求指向的对象具有计数器字段。这通常通过从特定基类派生来实现。作为交换，这节省了引用计数的堆分配，并且它允许从原始指针重复创建共享指针（使用外部计数器，最终会为一个对象提供两个计数）

循环链接

您可以将所有共享指针保存在循环图中的对象中，而不是使用计数器。创建的第一个指针指向自身。复制指针时，将副本插入圆圈。删除后，将其从圆圈中删除。但是当被破坏的指针指向自身时，即当它是唯一的指针时，你会删除指向的对象。

缺点是从循环单链表中删除节点相当昂贵，因为您必须迭代所有节点才能找到前一个节点。由于参考地点不佳，这可能会特别痛苦。

的变化

可以组合第二和第三个想法：基类可以是该循环图的一部分，而不是包含计数。当然，这意味着只有当对象指向自身时才能删除它（循环长度为1，没有剩余的指针）。同样，优点是你可以从弱指针创建智能指针，但是从链中删除指针的性能不佳仍然是一个问题。

想法3的确切图形结构无关紧要。您还可以创建二叉树结构，在根位置指向对象。同样，硬操作是从该图中删除共享指针节点。好处是如果你在许多线程上有很多指针，那么增长的图形部分并不是一个高度竞争的操作。

Answer 4

它们包含一个内部引用计数，该计数在shared_ptr复制构造函数/赋值运算符中递增，并在析构函数中递减。当计数达到零时，保留的指针将被删除。

这是智能指针的Boost库documentation。我认为TR1的实现与boost::shared_ptr大致相同。

Answer 5

“共享指针是一个智能指针（一个C ++对象，带有重载的运算符*（）和运算符 - >;（）），它保存指向对象的指针和指向共享引用计数的指针。每次复制一个智能指针使用复制构造函数，引用计数递增。当共享指针被销毁时，其对象的引用计数递减。从原始指针构造的共享指针最初的引用计数为1.当引用计数达到时0，指向的对象被破坏，它占用的内存被释放。你不需要显式地销毁对象：它将在最后一个指针的析构函数运行时自动完成。 来自here。