在替换共享指针的内容时优化对allocator的调用

Question

考虑这个程序：

#include <memory>

struct T {
    T() {}
};

void do_something(std::shared_ptr<T> ptr) {
    // Do something with ptr; might or might not leave
    // other copies of ptr in other variables of the
    // program
}

int main() {
    std::shared_ptr<T> ptr = std::make_shared();
    do_something(ptr);
    // ptr might or might not be the only owner
    ptr = std::make_shared();
    return 0;
}

当make_shared第二次执行时，ptr可能或可能有其他共享所有者，具体取决于do_something在运行时发生的情况。如果没有其他的，ptr会破坏和释放它以前拥有的对象，当或多或少同时分配和构造同一个新对象时。有没有办法避免分配和释放，并使用相同的区域来构建新对象？ （这里的目标是优化对分配器的两次调用）

当然我接受新的T对象将在旧的对象被破坏之后被构造，而在上面的代码中则相反。所以我想像ptr.replace<U>(args)那样做以下事情：它减少了ptr的引用计数;如果计数变为零，则没有其他弱引用，U是ptr内容的最派生类型，它会破坏拥有的对象，并在同一内存区域构造一个带有参数args的新对象，从而避免调用内存分配器。否则它的行为就像ptr = std::make_shared<U>(args)。

无论如何使用当前的标准库执行此优化？

Answer 1

没有机制可以将weak_ptrs的数量计算到共享对象。您只能查询强计数（通过shared_ptr::use_count）。请注意，在多线程环境中，允许这是一个近似计数（即使用memory_order_relaxed加载）。

你确定这是性能瓶颈吗？

Answer 2

考虑一下allocate_shared。它创建了一个带分配器的shared_ptr。可以在分配器中缓存已释放的shared_ptr的控制块，并立即在下一个allocate_shared调用中重用它，从而保存delete和new。

我怀疑它会有很大的不同。在多线程应用程序中，此分配器可以非常重要，以便快速和正确。