智能指针——共享指针

智能指针

共享指针 —— shared_ptr

与独占指针（unique_ptr）不同，共享指针允许多个指针共同管理同一块内存资源，因此 shared_ptr 是可拷贝（copyable）的。

shared_ptr 的核心机制是：

引用计数（reference count）

每一个 shared_ptr 都会维护一个与其所管理对象关联的计数器：

• 每拷贝一次 shared_ptr，引用计数 +1
• 每销毁或重置一个 shared_ptr，引用计数 -1
• 当引用计数变为 0 时，所管理的对象才会被真正释放

可以通过 use_count() 查看当前的引用计数（主要用于调试）。

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使用方式

shared_ptr 的创建方式与 unique_ptr 类似，推荐使用 make_shared 创建对象，以获得更好的异常安全性和性能表现。

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1. 基本数据类型

通过拷贝（copy）得到的多个 shared_ptr 具有以下特点：

• 指向同一块内存地址
• 可通过任意一个指针访问或修改该内存
• 引用计数表示当前有多少个 shared_ptr 正在共享该对象

当某个 shared_ptr 被销毁或被置空时，引用计数会相应减少；只要计数不为 0，对象就不会被释放。

点击查看示例代码

int main()
{
    shared_ptr<int> s_p1 = make_shared<int>(10);
    cout << "value: " << *s_p1 << endl;
    cout << "s_p1 use_count: " << s_p1.use_count() << endl;

    // 拷贝 shared_ptr，引用计数 +1
    shared_ptr<int> s_p2 = s_p1;
    cout << "s_p1 use_count: " << s_p1.use_count() << endl; // 2
    cout << "s_p2 use_count: " << s_p2.use_count() << endl; // 2

    // 通过任意一个指针修改数据
    *s_p2 = 20;
    cout << "s_p1 value: " << *s_p1 << endl; // 20
    cout << "s_p2 value: " << *s_p2 << endl; // 20

    shared_ptr<int> s_p3 = s_p1;

    // 重置一个 shared_ptr，引用计数 -1
    s_p1 = nullptr;

    cout << "s_p2 use_count: " << s_p2.use_count() << endl; // 2
    cout << "s_p3 use_count: " << s_p3.use_count() << endl; // 2
}

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2. 自定义数据类型

由于 shared_ptr 采用的是共享所有权模型，因此：

• 不论有多少个 shared_ptr 指向同一个自定义对象
• 该对象的析构函数只会被调用一次
• 只有当所有指向该对象的 shared_ptr 都被销毁（引用计数为 0）时，对象才会真正释放

这使得 shared_ptr 特别适合以下场景：

• 多个模块或对象需要共同访问同一资源
• 无法明确资源唯一所有者的场景

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shared_ptr 与函数参数

在函数中使用 shared_ptr 时，常见方式如下：

1. 值传递

   • 会触发一次拷贝，引用计数 +1
   • 当函数结束、形参被销毁时，引用计数 -1
   • 适用于函数需要临时共享对象所有权的场景

2. 引用传递（推荐）

   • 不会触发拷贝，也不会改变引用计数
   • 可使用 const shared_ptr<T>& 防止修改指针本身
   • 适用于函数只使用对象、不接管所有权的场景

3. 作为返回值

   • 返回 shared_ptr 表示将对象的共享所有权传递给调用方
   • 支持链式调用，语义清晰
   • 编译器会自动处理拷贝或移动，无需额外干预

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小结

• 需要共享所有权 → shared_ptr
• 只使用对象 → const shared_ptr<T>&
• 避免滥用值传递，减少不必要的引用计数变动