为什么 C++ 智能指针实现将引用计数器与指针对象一起保留在堆上？

Question

阅读 Alexandrescu 和 wikipipidia 我看到指针和引用计数器存储在堆上。然后有人提到引用计数效率低下，因为计数器必须分配在堆上？为什么不存储在堆栈中？

Answer 1

因为一旦智能指针的当前实例超出范围，您就会丢失它。

智能指针用于模拟动态分配的自动存储对象。智能指针本身是自动管理的。因此，当一个物体被摧毁时，它存储在自动存储器中的任何东西也会被摧毁。但您不想丢失参考计数器。所以你将它存储在动态存储中。

Answer 2

它不能存储在堆栈上，因为对象的副本也会导致引用计数的副本，这会违背其目的。

Answer 3

正如其他人指出的那样，堆栈不是保存引用计数的合适位置，因为对象可能比当前堆栈帧的寿命更长（在这种情况下，引用计数将会消失！）

值得注意的是，通过将引用计数与对象本身“一起”存储，可以克服与将引用计数放在堆上相关的一些低效率问题。在 boost 中，这可以通过使用 boost::make_shared （对于共享指针）或 boost::intrusive_ptr 来完成。

Answer 4

有不同类型的智能指针，设计用于不同的目的。您正在谈论的指针是一个共享智能指针（

std::shared_ptr

），它有助于从多个位置共享对象所有权。

shared_ptr

的所有副本都会递增和递减相同的计数器变量，该变量放置在堆上，因为即使在第一个副本死亡后，它也需要可供

shared_ptr

的所有副本使用。

因此，

shared_ptr

内部保留了两个指针：指向对象和指向计数器。伪代码：

class SharedPointer<T> {
public:
// ...
private:
    T* obj;
    int* counter;
}

顺便说一句，当您使用

std::make_shared

创建对象时，实现可以通过分配足够的内存来保存计数器和对象，然后并排构建它们来优化分配。

这个技巧的极端为我们提供了一种侵入式引用计数模式：对象内部保存其计数器并提供

AddRef

和

Release

函数来递增和递减它。您可以使用侵入式智能指针，例如

boost::intrusive_ptr

，它使用这种机制，因此不需要分配另一个单独的计数器。这在分配方面更快，但需要将计数器注入受控类定义。

此外，当您不需要共享对象所有权而只需要控制其生命周期（以便在函数返回时被破坏）时，您可以使用作用域智能指针：

std::unique_ptr

或

boost::scoped_ptr

。它完全不需要计数器，因为只有一份

unique_ptr

存在。