Эффективный и современный С++. 42 рекомендации по использованию С++11 и С++14 - [55]
>std::shared_ptr не владеет данным объектом. Вместо этого все указатели >std::shared_ptr, указывающие на него, сотрудничают для обеспечения гарантии, что его уничтожение произойдет в точке, где он станет более ненужным. Когда последний указатель >std::shared_ptr, указывающий на объект, прекратит на него указывать (например, из-за того, что этот >std::shared_ptr будет уничтожен или перенаправлен на другой объект), этот >std::shared_ptr уничтожит объект, на который он указывал. Как и в случае сборки мусора, клиентам не надо самим беспокоиться об управлении временем жизни объектов, на которые они указывают, но, как и при работе с деструкторами, время уничтожения объекта оказывается строго определенным.Указатель >std::shared_ptr может сообщить, является ли он последним указателем, указывающим на ресурс, с помощью счетчика ссылок, значения, связанного с ресурсом и отслеживающего, какое количество указателей >std::shared_ptr указывает на него. Конструкторы >std::shared_ptr увеличивают этот счетчик (обычно увеличивают — см. ниже), деструкторы >std::shared_ptr уменьшают его, а операторы копирующего присваивания делают и то, и другое. (Если >sp1 и >sp2 являются указателями >std::shared_ptr, указывающими на разные объекты, присваивание “>sp1 = sp2;” модифицирует >sp1 так, что он указывает на объект, на который указывает >sp2. Конечным результатом присваивания является то, что счетчик ссылок для объекта, на который изначально указывал >sp1, уменьшается, а значение счетчика для объекта, на который указывает >sp2, увеличивается.) Если >std::shared_ptr после выполнения декремента видит нулевой счетчик ссылок, это означает, что на ресурс не указывает больше ни один >std::shared_ptr, так что наш интеллектуальный указатель освобождает этот ресурс.
Наличие счетчиков ссылок влияет на производительность.
• Размер >std::shared_ptr в два раза больше размера обычного указателя, поскольку данный интеллектуальный указатель содержит обычный указатель на ресурс и другой обычный указатель на счетчик ссылок[12].
• Память для счетчика ссылок должна выделяться динамически. Концептуально счетчик ссылок связан с объектом, на который он указывает, однако сам указываемый объект об этом счетчике ничего не знает. В нем нет места для хранения счетчика ссылок. (Приятным следствием этого является то, что интеллектуальный указатель >std::shared_ptr может работать с объектами любого типа (в том числе встроенных типов).) В разделе 4.4 поясняется, что можно избежать стоимости динамического выделения при создании указателя >std::shared_ptr с помощью вызова >std::make_shared, однако имеются ситуации, когда функция >std::make_shared неприменима. В любом случае счетчик ссылок хранится в динамически выделенной памяти.
• Инкремент и декремент счетчика ссылок должны быть атомарными, поскольку могут присутствовать одновременное чтение и запись в разных потоках. Например, >std::shared_ptr, указывающий на ресурс в одном потоке, может выполнять свой деструктор (тем самым уменьшая количество ссылок на указываемый им ресурс), в то время как в другом потоке указатель >std::shared_ptr на тот же объект может быть скопирован (а следовательно, увеличивает тот же счетчик ссылок). Атомарные операции обычно медленнее неатомарных, так что несмотря на то, что обычно счетчики ссылок имеют размер в одно слово, следует рассматривать их чтение и запись как относительно дорогостоящие операции.
Возбудил ли я ваше любопытство, когда написал, что конструкторы >std::shared_ptr “обычно” увеличивают счетчик ссылок для указываемого объекта? При создании >std::shared_ptr, указывающего на объект, всегда добавляется еще один интеллектуальный указатель >std::shared_ptr, так почему же счетчик ссылок может увеличиваться не всегда?
Из-за перемещающего конструирования — вот почему. Перемещающее конструирование указателя >std::shared_ptr из другого >std::shared_ptr делает исходный указатель нулевым, а это означает, что старый >std::shared_ptr перестает указывать на ресурс в тот же момент, в который новый >std::shared_ptr начинает это делать. В результате изменение значения счетчика ссылок не требуется. Таким образом, перемещение >std::shared_ptr оказывается быстрее копирования: копирование требует увеличения счетчика ссылок, а перемещение — нет. Это справедливо как для присваивания, так и для конструирования, так что перемещающее конструирование быстрее копирующего конструирования, а перемещающее присваивание быстрее копирующего присваивания.
Подобно >std::unique_ptr (см. раздел 4.1), >std::shared_ptr в качестве механизма удаления ресурса по умолчанию использует >delete, но поддерживает и пользовательские удалители. Однако дизайн этой поддержки отличается от дизайна для >std::unique_ptr. Для >std::unique_ptr тип удалителя является частью типа интеллектуального указателя. Для >std::shared_ptr это не так:
>auto loggingDel = [](Widget *pw) // Пользовательский удалитель
>{ // (как в разделе 4.1)
