改进 shared_ptr

为使用 Std::shared_ptr 创建对象

在这篇文章中，我将介绍我最近发现并成功应用于我的项目中的一项优化。它非常容易应用，但能带来非常好的结果——在性能和内存占用方面。

让我们从通常创建 shared_ptr 的方式开始

class Test  
{  
public:  
  Test(int dummy) {}  
}  
...  
  
std::shared_ptr<Test> pTest(new Test(1));

现在让我们逐步看看这里发生了什么

1. 类 Test 的一个新对象被分配并构造。请注意，它是在堆上分配的，并且每次堆分配都会产生高于 sizeof(Test) 的内存开销。 内存开销在这篇 博文中 进行了更详细的讨论。
2. 然后将指针传递给 std::shared_ptr<Test> 的构造函数，该构造函数获取新创建对象的控制权。

shared_ptr 的上述构造函数基本上执行两件事：它将其内部指针分配给它将持有的对象，并再次在堆上分配一个共享缓冲区，该缓冲区将用于保存引用计数器。 正如你所看到的，这是另一个内存分配，另一个性能和内存占用打击。因此，更有效的方法是

std::shared_ptr<Test> pTest = std::make_shared<Test>(1);

这样做有几个好处

• 只有一个内存分配——引用计数器和对象本身都分配在同一个缓冲区中（但是，这取决于实现，因此对于 Visual C++ 10 来说是这种情况）。
• std::shared_ptr<T> 的构造函数接受一个右值引用作为参数，这使得这种构造可能更有效。

你可能会问，这里有什么缺点？只有几个

• Visual C++ 10（和 VC11 的 beta 版本）不支持可变模板，因此传递给对象构造函数的参数数量限制为 10 个（在 VC11 中，默认设置为 5 个）。
• boost 库中的 std::make_shared 不支持此优化，即使在当前最新版本（1.49.0）中，也会分配两个单独的缓冲区——一个用于对象，一个用于引用计数器。

因此，无论如何，如果你在项目中使用了 boost::shared_ptr 并且使用的是从 1.36.0 开始的 boost 版本（make_shared 从 tr1 复制到 boost 库的版本），那么即使你现在无法立即获得好处，迁移到 make_shared 仍然可能是有意义的。

那么简单吗？

不，当我将我的项目迁移到使用 std::make_shared 时，我遇到一个小的陷阱。当对象由某个工厂类创建时，构造函数声明为 private，并且工厂类声明为 friend。问题在于，当工厂使用 make_shared 创建新对象时，构造函数是由一些未知的特定于实现的类调用的，并且由于我们无法将其声明为我们类的 friend，因此调用失败。解决方案不太优雅（至少对我来说），但它有效，并且有助于在应用此优化时真正提高性能。这是一个示例代码

class Obj;  
typedef std::shared_ptr ObjPtr;  
  
class Obj  
{  
  ...  
  private:  
  struct HideMe {}  
  friend class ObjFactory;  
public:  
  Obj(HideMe, int param)  
  { ... }  
}  
  
class ObjFactory  
{   
public:  
  static ObjPtr CreateObj()  
  {  
    return std::make_shared(Obj::HideMe(), param) ;  
  }  
}

因此，实际由 ObjFactory 调用的是 public 构造函数，但由于隐藏结构 Obj::HideMe，没有其他对象可以调用它。

祝优化愉快！

历史

• 2012 年 6 月 15 日：初始版本