cpp make_shared 用于 void 指针

Question

我想使用 std::make_shared 创建一个 void 指针。由于make_shared应该比shared_ptr(new T)更快，并且异常保存我想知道是否有一个库函数可以以make_shared方式创建shared_ptr(new foo)。

Answer 1

您可以将任何 shared_ptr 转换为 shared_ptr，而不会损失与 make_shared 相关的效率：

#include <memory>

struct foo {};

int main()
{
    std::shared_ptr<void> p = std::make_shared<foo>();
}

转换会保留 foo 和同一内存分配中的引用计数，即使您现在通过 void* 引用它。

更新

这是如何工作的？

std::shared_ptr 的一般结构是两个指针：

                          +------> foo
                          |         ^
p1  ---------> (refcount, +)        |
p2  --- foo* -----------------------+

p1 指向一个包含引用计数的控制块（实际上是两个引用计数：一个用于强所有者一个用于弱所有者）、一个删除器、一个分配器和一个指向对象“动态”类型的指针。 “动态”类型是 shared_ptr 构造函数看到的对象类型，例如 Y （它可能与 相同，也可能不同） T）。

p2 的类型为 T*，其中 T 与 shared_ptr< 中的 T 相同。 /代码>。将此视为存储对象的“静态”类型。当您取消引用 shared_ptr 时，取消引用的是 p2。当您销毁 shared_ptr 时，如果引用计数变为零，则控制块中的指针将有助于销毁 foo。

在上图中，控制块和 foo 都是动态分配的。 p1是一个拥有指针，控制块中的指针是一个拥有指针。 p2 是一个非拥有指针。 p2 的only 函数是取消引用（箭头运算符、get() 等）。

当您使用 make_shared() 时，实现有机会将 foo 与引用计数和其他数据一起放在控制块中

p1  ---------> (refcount, foo)
p2  --- foo* --------------^

：现在只有一个分配：现在嵌入 foo 的控制块。

当上面的内容转换为 shared_ptr 时，会发生以下情况：

p1  ---------> (refcount, foo)
p2  --- void* -------------^

即 p2 的类型从 foo* 更改为 无效*。就是这样。 （除了增加/减少引用计数以考虑临时对象的复制和销毁之外，这可以通过从右值构造来消除）。当引用计数变为零时，它仍然是销毁通过 p1 找到的 foo 的控制块。 p2不参与销毁操作。

p1 实际上指向控制块的通用基类。该基类不知道派生控制块中存储的类型foo。当实际对象类型Y已知时，派生控制块在shared_ptr的构造函数中构造。但从那时起，shared_ptr 只能通过 control_block_base* 与控制块通信。因此，诸如破坏之类的事情是通过虚拟函数调用发生的。

C++11 中从右值 shared_ptr 进行 shared_ptr 的“移动构造”只需复制两个内部指针，而不需要复制两个内部指针。来操纵引用计数。这是因为右值 shared_ptr 无论如何都会消失：

// shared_ptr<foo> constructed and destructed within this statement
std::shared_ptr<void> p = std::make_shared<foo>();

这可以在 shared_ptr 构造函数源代码中最清楚地看到：

template<class _Tp>
template<class _Yp>
inline _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
shared_ptr<_Tp>::shared_ptr(shared_ptr<_Yp>&& __r,
                            typename enable_if<is_convertible<_Yp*, _Tp*>::value, __nat>::type)
         _NOEXCEPT
    : __ptr_(__r.__ptr_),
      __cntrl_(__r.__cntrl_)
{
    __r.__ptr_ = 0;
    __r.__cntrl_ = 0;
}

在转换构造之前，引用计数仅为 1。在转换构造之后，引用计数仍然为 1，源在其析构函数运行之前指向任何内容。简而言之，这就是移动语义的乐趣！ :-)