使用make_shared时会发生什么？

Question

我想知道这两行代码是否相同：

shared_ptr<int> sp(new int(1)); // double allocation?
shared_ptr<int> sp(make_shared<int>(1)); // just one allocation?

如果这是真的，有人能解释一下为什么第二行只有一个分配吗？

- Tracer

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要明确的是，这不是对int进行双重分配。它只是两个单独的分配：一个用于int对象，另一个用于shared_ptr控制块。第二行只是一次同时分配int和控制块的单个分配。 - Joseph Mansfield

请看这里的第2点：http://herbsutter.com/2013/05/29/gotw-89-solution-smart-pointers/ - perreal

在第二种情况下，make_shared 分配了 int 和控制块，因此可以自由地一次性分配两者。在第一种情况下，您分配了 int，而 shared_ptr 的构造函数分配了控制块，没有办法将这两个分配合并。 - nwp

注意：make_shared 只执行一次分配内存的操作并不是保证，仅仅只是在实现中有可能做到。但如果你的实现没有执行这种优化，你应该向你的供应商提出投诉（至少 GCC、LLVM 和 MSVC 实现都可以做到，boost::make_shared 也可以）。 - Jonathan Wakely

这里有另一个不错的解释，解释了引擎内部发生了什么：http://stackoverflow.com/a/8646062/576911 - Howard Hinnant

C++中make_shared和普通shared_ptr的区别的副本 - underscore_d

Answer 1

第一种情况并不执行双重分配，而是执行两个分配，一个用于"managed object"(被管理对象)，另一个用于"control block"(控制块)的"shared_ptr"。

对于第二种情况，cppreference有一个很好的解释，为什么std::make_shared通常只执行一次内存分配，它说（以下是我的强调）：

此函数通常使用单个内存分配为T对象和shared_ptr的控制块分配内存(这是标准中的非约束性要求)。相比之下，声明std::shared_ptr p(new T(Args...))至少执行两次内存分配，这可能会产生不必要的开销。

从std::shared_ptr部分可以看到：

当通过调用std::make_shared或std::allocate_shared创建shared_ptr时，控制块和托管对象的内存将通过单个分配一起创建。托管对象在控制块的数据成员中原地构造。当通过其中一个shared_ptr构造函数创建shared_ptr时，必须分别分配托管对象和控制块。在这种情况下，控制块存储对托管对象的指针。

此“make_shared”说明与C++11草案标准一致，该标准在第20.7.2.2.6节“shared_ptr creation”中提到。

template<class T, class... Args> shared_ptr<T> make_shared(Args&&... args);
template<class T, class A, class... Args>
  shared_ptr<T> allocate_shared(const A& a, Args&&... args);

[...]

Remarks: Implementations should perform no more than one memory allocation. [ Note: This provides efficiency equivalent to an intrusive smart pointer. —end note ]

[ Note: These functions will typically allocate more memory than sizeof(T) to allow for internal bookkeeping structures such as the reference counts. —end note ]

Herb Sutter在GotW＃89 Solution：Smart Pointers中更详细地解释了使用make_shared的优点，并指出了一些优点：

• 它减少了分配开销
• 它提高了局部性。
• 避免了显式的new操作。
• 避免了异常安全问题。

请注意，当使用std :: weak_ptr时，使用make_shared有一些缺点。

- Shafik Yaghmour

Answer 2

cppreference std::shared_ptr 的 实现注释 部分解释如下：

在典型的实现中，std::shared_ptr 仅持有两个指针：

1. 指向托管对象的指针
2. 指向控制块的指针

当通过调用 std::make_shared 或 std::allocate_shared 创建 shared_ptr 时，控制块和托管对象的内存都是通过单个分配创建的。托管对象将会原地构造在控制块的数据成员中。当通过 shared_ptr 构造函数创建 shared_ptr 时，托管对象和控制块必须分别进行分配。在这种情况下，控制块存储一个指向托管对象的指针。

- Alper

Answer 3

还有一个潜在的细微错误：在 sp(new int) 中，您首先分配一个 int（其指针被赋予给 sp），然后 sp 本身必须分配一个控制块（其中包含计数器和删除器）。

现在，如果进行此最后一次分配时 sp 失败（内存不足），则会留下一个由堆分配的 int，其指针没有任何人持有，因此无法删除。（内存泄漏）。

- Emilio Garavaglia