weak_ptr 的性能损失是什么？

Question

我目前正在为游戏设计一个对象结构，在我的例子中最自然的组织变成了一棵树。作为智能指针的忠实粉丝，我专门使用

shared_ptr

。然而，在这种情况下，树中的子级将需要访问其父级（例如，地图上的生物需要能够访问地图数据，因此需要访问其父级的数据。

拥有的方向当然是地图拥有它的存在，因此保存指向它们的共享指针。然而，要从存在内部访问地图数据，我们需要一个指向父级的指针——智能指针方式是使用引用，因此

weak_ptr

。

然而，我曾经读到，锁定

weak_ptr

是一项昂贵的操作——也许这不再是事实了——但考虑到

weak_ptr

会经常被锁定，我担心这种设计注定性能不佳.

因此问题：

锁定weak_ptr 的性能损失是什么？有多重要？

Answer 1

来自 Boost 1.42 源代码（

<boost/shared_ptr/weak_ptr.hpp>

第 155 行）：

shared_ptr<T> lock() const // never throws
{
    return shared_ptr<element_type>( *this, boost::detail::sp_nothrow_tag() );
}

因此，詹姆斯·麦克内利斯的评论是正确的；这是复制构造

shared_ptr

的成本。

Answer 2

对于我自己的项目，我能够通过添加

#define BOOST_DISABLE_THREADS 

在任何提升之前包括。 这避免了weak_ptr::lock的自旋锁/互斥开销，在我的项目中是 一个主要瓶颈。由于该项目不是多线程 wrt boost，我可以这样做。

Answer 3

使用/取消引用 shared_ptr 几乎就像访问原始 ptr，锁定 weak_ptr 与常规指针访问相比是一个性能“重”操作，因为此代码必须是“线程感知”才能正常工作，以防万一另一个线程触发指针引用的对象的释放。至少，它必须执行某种互锁/原子操作，根据定义，该操作比常规内存访问慢得多。

像往常一样，查看正在发生的情况的一种方法是检查生成的代码：

#include <memory>

class Test
{
public:
    void test();
};

void callFuncShared(std::shared_ptr<Test>& ptr)
{
    if (ptr)
        ptr->test();
}

void callFuncWeak(std::weak_ptr<Test>& ptr)
{
    if (auto p = ptr.lock())
        p->test();
}

void callFuncRaw(Test* ptr)
{
    if (ptr)
        ptr->test();
}

通过shared_ptr和裸指针访问几乎是一样的。

shared_ptr

需要先加载参考值，比原始版本需要额外加载一次。

callFuncShared：

调用FuncRaw：

callFuncWeak：

通过

weak_ptr

调用会产生 10 倍以上的代码，并且最多必须经过锁定的比较交换，这本身将比取消引用 raw 或 shared_ptr 花费 10 倍以上的 CPU 时间：

只有当共享计数器不为零时，它才能加载指向实际对象的指针并使用它（通过调用该对象，或创建一个

shared_ptr

）。