make_shared的使用

1.?make_shared 的基本概念

基本用法

2. 引入 make_shared 的主要原因

2.1 解決傳統構造方式的問題

2.2 標準委員會的動機

3. make_shared 的核心優勢

3.1 性能優勢（最重要優點）

內存分配優化：

性能提升表現：

3.2 異常安全（關鍵優勢）

3.3 代碼簡潔性（顯著優勢）

配合 auto 使用更清晰：

4. make_shared 的實現原理

4.1 典型實現偽代碼

1.?make_shared 的基本概念

make_shared?是 C++11 引入的模板函數，用于創建并返回一個指向動態分配對象的?shared_ptr。它是創建共享所有權對象的標準推薦方式。

基本用法

auto ptr = std::make_shared<MyClass>(arg1, arg2...);

2. 引入 make_shared 的主要原因

2.1 解決傳統構造方式的問題

傳統?shared_ptr?構造方式：

std::shared_ptr<MyClass> ptr(new MyClass(arg1, arg2...));

這種方式存在三個潛在問題：

內存分配分離：需要兩次內存分配（對象+控制塊）
異常不安全：可能在構造過程中發生內存泄漏
代碼冗余：需要重復類型名稱

異常導致泄漏的場景

當執行?std::shared_ptr<MyClass> ptr(new MyClass(arg1, arg2...))?時，實際分為兩個關鍵內存操作：

執行?new MyClass(arg1, arg2...)：分配 “對象本身” 的內存，并調用構造函數初始化?MyClass?對象。
構造?shared_ptr：分配 “控制塊” 的內存（控制塊用于記錄引用計數、弱引用計數等元信息），然后讓?shared_ptr?接管第一步創建的對象。

如果在 ** 步驟 2（分配控制塊）** 時發生異常（比如內存不足，拋出?std::bad_alloc），問題就會出現：

步驟 1 已經成功創建了?MyClass?對象（內存已分配，構造函數已執行）。
但步驟 2 失敗，shared_ptr?沒有被成功構造，也就沒有指針能管理第一步創建的對象。
最終，這個?new?出來的?MyClass?對象既沒有被智能指針接管，也沒有被手動?delete，導致內存泄漏（對象的內存永遠無法被釋放）。

2.2 標準委員會的動機

C++標準委員會引入 make_shared 主要基于：

性能優化：減少內存分配次數
異常安全：保證原子性操作
代碼簡潔：改善編碼體驗

3. make_shared 的核心優勢

3.1 性能優勢（最重要優點）

內存分配優化：

典型實現的內存布局：

make_shared 分配的內存塊：
+-------------------+-------------------+
| 控制塊 (refcount) | 對象數據          |
+-------------------+-------------------+

性能提升表現：

緩存友好：控制塊和對象在同一緩存行
減少碎片：單次分配減少內存碎片
分配更快：內存分配是昂貴操作

基準測試通常顯示?make_shared?比傳統方式快 10-30%

3.2 異常安全（關鍵優勢）

考慮以下可能拋出異常的代碼：

void process(std::shared_ptr<X> x, std::shared_ptr<Y> y);process(std::shared_ptr<X>(new X), std::shared_ptr<Y>(new Y));

問題在于：

new X?成功
new Y?拋出異常
已分配的 X 內存泄漏

解釋

先執行?new X，成功分配了?X?類型的內存，并得到裸指針?X*；
接著執行?new Y，但此時內存不足（或其他原因），new Y?拋出異常（比如?std::bad_alloc）。

異常導致 “裸指針未被智能指針接管”

當?new Y?拋出異常時，整個?process?函數的調用會被中斷。此時：

第一個參數?std::shared_ptr<X>(new X)?還沒完成 “shared_ptr?封裝裸指針” 的過程（因為參數計算被異常打斷了）；
也就是說，new X?分配的內存，只有裸指針，沒有被?shared_ptr?接管（智能指針的 “自動釋放” 能力沒生效）。

使用?make_shared?的解決方案：

process(std::make_shared<X>(), std::make_shared<Y>());

這樣要么全部成功，要么全部回滾，不會泄漏資源。

3.3 代碼簡潔性（顯著優勢）

// 傳統方式（重復類型名）
std::shared_ptr<VeryLongTypeName> p(new VeryLongTypeName(args...));// make_shared 方式（簡潔）
auto p = std::make_shared<VeryLongTypeName>(args...);

配合 auto 使用更清晰：

auto widget = std::make_shared<Widget>(color, size);

4. make_shared 的實現原理

4.1 典型實現偽代碼

//make_shared的實現
//偽代碼
template<typename T, typename... Args>
shared_ptr<T> my_make_shared(Args&& ...args)
{//先開辟控制塊和對象大小的空間void* p = ::operator new(sizeof(ContorlBlock) + sizeof(T));//構造控制塊ContorlBlock* cb = new(p) ControlBlock();//獲取到對象的地址T* obj = reinterpret_cast<T*>(static_cast<char*>(p) + sizeof(ContorlBlock));//給對象進行構造 使用定位new,使用完美轉發保持右值屬性new(obj) T(std::forward(Args)(args)...);return shared_ptr<T>(cb, obj);
}