c++ - 为什么 shared_ptr 使用placement new

Question

我在很多地方读到使用 make_shared<T> 时创建 shared_ptr<T> , 它的控制 block 包含一个足够大的存储 block 来容纳 T ，然后在存储中构造对象，并放置新的位置。像这样的:

template<typename T>
struct shared_ptr_control_block {
    std::atomic<long> count;
    std::atomic<long> weak_count;
    std::aligned_storage_t<sizeof (T), alignof (T)> storage;
};

但我有点困惑，为什么我们不能只使用类型为 T 的成员变量反而？为什么要创建原始存储然后使用新放置？它不能与 T 类型的普通对象一步结合吗？ ?

Answer 1

这是为了允许生命周期管理。

在weak_count 为零之前，控制 block 不会被销毁。一旦 count 达到零，storage 对象就会被销毁。也就是说，当计数为零时，需要直接调用storage的析构函数，而不在控制 block 的析构函数中。

为了防止控制 block 的析构函数调用storage的析构函数，storage的实际类型不能是T。

如果我们只有强引用计数，那么 T 就可以了(而且更简单)。

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实际上，实现比这要复杂一些。请记住，可以通过使用 new 分配 T，然后从中构造 shared_ptr 来构造 shared_ptr。因此 actual 控制 block 看起来更像:

template<typename T>
struct shared_ptr_control_block {
    std::atomic<long> count;
    std::atomic<long> weak_count;
    T* ptr;
};

而make_shared分配的是:

template<typename T>
struct both {
    shared_ptr_control_block cb;
    std::aligned_storage_t<sizeof (T), alignof (T)> storage;
};

而cb.p设置为storage的地址。在 make_shared 中分配 both 结构意味着我们得到一个内存分配，而不是两个(而且内存分配很昂贵)。

注意:我已经简化了:必须有一种方法让 shared_ptr 析构函数知道控制 block 是否是 both 的一部分(在这种情况下，在完成之前无法释放内存)，或者不是(在这种情况下可以更早地释放它)。这可能是一个简单的 bool 标志(在这种情况下控制 block 更大)，或者通过在指针中使用一些备用位(这不是可移植的 - 但标准库实现不必是可移植的)。为了避免在 make_shared 情况下存储指针根本，实现甚至可以更加复杂。