std::shared_ptr 是 C++ 11 引入的智能指针之一，用于管理动态分配的内存，其核心功能是通过引用计数机制实现共享所有权。

1. 概述

std::shared_ptr 是一个模板类，用于管理动态分配对象的生命周期。当最后一个 shared_ptr 对象销毁时，所管理的对象会被自动释放。

#include <iostream>
#include <memory>

int main() {
    
    
 std::shared_ptr<int> sp1 = std::make_shared<int>(10);		// 创建 shared_ptr
 std::cout << *sp1 << std::endl;
 {
    
    
 	std::shared_ptr<int> sp2 = sp1;		// 引用计数增加
 	std::cout << "Use count: " << sp1.use_count() << std::endl;	// 输出 2
 }	// sp2 作用域结束，引用计数减少
 std::cout << "Use count: " << sp1.use_count() << std::endl;	// 输出 1
 return 0;
}	

2. 内部机制

• 引用计数： std::shared_ptr 内部维护一个引用计数（use_count），表示当前有多少个 shared_ptr 对象共享同一个资源。
• 当引用计数变为 0 时，std::shared_ptr 会自动删除所管理的对象。

3. 主要功能

（1）构造函数

• 默认构造：创建空的 shared_ptr 。
• 拷贝构造：共享同一对象，引用计数加 1 。
• 移动构造：将资源从另一个 shared_ptr 移动过来。
• 自定义删除器：可以通过删除器指定如何销毁资源。

std::shared_ptr<int> sp1 = std::make_shared<int>(42);	// 推荐
std::shared_ptr<int> sp2(sp1);		// 拷贝构造，引用计数 +1

// 自动逸删除器
std::shared_ptr<int> sp3(new int(100), [](int* p){
    
    
	std::cout << "Custom deleter called" << std::endl;
	delete p;
});

（2）成员函数

• use_count()：返回当前引用计数。
• reset()：释放当前持有的资源，引用计数减 1.
• get()：返回裸指针（不推荐直接使用）。
• unique()：判断是否是唯一拥有者。
• swap()：交换两个 shared_ptr 的内容。

std::shared_ptr<int> sp1 = std::make_shared<int>(50);
std::cout << sp1.use_count() << std::endl;		// 输出 1

sp1.reset();	// 释放资源
if(!sp1) {
    
    
	std::cout << "sp1 is empty" << endl;
}

（3）运算符重载

• operator* 和 operator->：方便访问所管理对象。
• 赋值运算符：支持拷贝赋值和移动赋值。

std::shared_ptr<int> sp = std::make_shared<int>(10);
std::cout << *sp << std::endl;	// 解引用输出 10

4. 与 std::make_shared 配合

std::make_shared 是推荐的方式，具有以下优点：

1. 提高性能：分配内存时只需要一次操作（对象和控制块在一起）。
2. 安全性：避免了显式使用裸指针可能带来的问题。

auto sp = std::make_shared<int>(10);		// 推荐方式

5. 常见问题

（1）循环引用
当两个 shared_ptr 对象互相引用时，会导致内存泄漏，因为引用计数永远不会归零。
解决方法：

• 使用 std::weak_ptr 打破循环引用。
• 示例：

struct Node {
    
    
	std::shared_ptr<Node> next;
	std::weak_ptr<Node> prev;	// 避免循环引用
};

（2）不必要的拷贝
避免在函数参数中传递 std::shared_ptr。如果需要共享所有权，传递 std::shared_ptr 的拷贝；如果仅访问，传递 const std::shared_ptr&。

6. 优缺点

优点

• 自动管理资源，避免手动释放内存。
• 适合共享所有权的场景。
• 支持自定义删除器。

缺点

• 增加了内存开销：需要维护引用计数。
• 在多线程环境中使用时，可能导致性能问题（引用计数是线程安全的）。

7. 实践建议

1. 优先使用 std::make_shared。
2. 慎用裸指针：shared_ptr.get() 只在特殊情况下使用。
3. 避免循环引用：合理使用 std::weak_ptr。
4. 适合共享所有权的场景，否则考虑使用 std::unique_ptr。