C++11存储多个共享指针作为原始指针

Question

我的问题涉及C++11中的shared_ptr和make_shared。我有两个向量，第一个存储智能指针，第二个存储原始指针。第一个向量的工作方式符合我的预期，但是第二个向量令人困惑...

代码示例

#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>

int main() {
    std::vector<std::shared_ptr<int>> vector1;
    vector1.push_back(std::make_shared<int>(1));
    vector1.push_back(std::make_shared<int>(2));
    vector1.push_back(std::make_shared<int>(3));

    std::vector<int*> vector2;
    vector2.push_back(std::make_shared<int>(4).get());
    vector2.push_back(std::make_shared<int>(5).get());
    vector2.push_back(std::make_shared<int>(6).get());

    std::cout << "vector1 values:" << std::endl;
    for(auto &value: vector1) { std::cout << *value << std::endl; }

    std::cout << "vector2 values:" << std::endl;
    for(auto &value: vector2) { std::cout << *value << std::endl; }

    return 0;
}

输出

vector1 values:
1
2
3
vector2 values:
6
6
6

问题

我意识到一开始使用原始指针而不是尝试转换智能指针会简单得多，但这让我很好奇为什么会发生这种情况？此外，为什么每次push操作都会更改vector2中的所有值？

链接

这里有一些我在stackoverflow上找到的问题，但它们没有回答我的问题，或者也许我没有理解答案...

• 将裸指针作为shared_ptr参数
• 使用make_shared创建shared_ptr是否存在缺点
• C++中的原始指针和std::shared_ptr
• 从shared_ptr中提取裸指针

- user2442944

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很棒的第一个问题！格式非常好。 - yizzlez

Answer 1

您正在看到未定义行为。 当您执行以下操作时：

vector2.push_back(std::make_shared<int>(4).get());

你正在创建一个临时的shared_ptr，并将其管理对象的指针复制到你的vector中。这会立刻变成一个悬空指针。

- juanchopanza

Answer 2

你使用 shared_ptr 的原因是希望当所有指向它的实例超出范围时，它所指向的内存会被释放。当你调用 .get() 方法后，shared_ptr 会立即被销毁，因此你会立即得到一个悬空指针。对这个指针进行解引用操作的结果是未定义的，这意味着它可能返回一个有意义的值，也可能不返回或者执行完全无关的操作（比如崩溃）。

这是一种特性。你希望这种情况发生，否则你会造成内存泄漏。想象一下下面的代码：

vector<int> integers;
integers.push_back(*make_shared<int>(6).get());

如果未释放内存，则以后将无法释放它，因为您无法恢复shared_ptr的托管指针。

- zneak

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现在这有点更有意义了，但是如果std::shared_ptr::get返回一个全新的指针而不是指向管理对象的指针，那不是更有意义吗？ - user2442944

@Oak，这将强制使用shared_ptr的任何类型都可以被复制，并且由于C++的复制机制，它很可能无法与多态一起使用。对于大型数据结构，它也会非常慢，并且还会给开发人员带来释放指针的负担（这违背了首次使用shared_ptr的初衷）。您也不能将其用于数组类型，因为无法获取使用new创建的数组的长度（因此shared_ptr在返回新指针时不知道要复制多少数据）。 - zneak

啊，非常感谢您提供详细易懂的答案 :) - user2442944

@Oak 不行，因为get()方法用于从智能指针中提取指针，而不是获取全新的指针。你可能会得到一个'6'作为输出，因为你的三个分配可能都得到了同一块内存，因此你只得到了最后一个值。然而（正如其他地方提到的），这是未定义的行为，因为你正在引用已经被删除的指针。 - Andre Kostur