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 解决传统构造方式的问题

2.2 标准委员会的动机

3. make_shared 的核心优势

3.1 性能优势（最重要优点）

内存分配优化：

性能提升表现：

3.2 异常安全（关键优势）

3.3 代码简洁性（显著优势）

配合 auto 使用更清晰：

4. make_shared 的实现原理

4.1 典型实现伪代码

1. make_shared 的基本概念

make_shared 是 C++11 引入的模板函数，用于创建并返回一个指向动态分配对象的 shared_ptr。它是创建共享所有权对象的标准推荐方式。

基本用法

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

2. 引入 make_shared 的主要原因

2.1 解决传统构造方式的问题

传统 shared_ptr 构造方式：

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

这种方式存在三个潜在问题：

内存分配分离：需要两次内存分配（对象+控制块）
异常不安全：可能在构造过程中发生内存泄漏
代码冗余：需要重复类型名称

异常导致泄漏的场景

当执行 std::shared_ptr<MyClass> ptr(new MyClass(arg1, arg2...)) 时，实际分为两个关键内存操作：

执行 new MyClass(arg1, arg2...)：分配 “对象本身” 的内存，并调用构造函数初始化 MyClass 对象。
构造 shared_ptr：分配 “控制块” 的内存（控制块用于记录引用计数、弱引用计数等元信息），然后让 shared_ptr 接管第一步创建的对象。

如果在 ** 步骤 2（分配控制块）** 时发生异常（比如内存不足，抛出 std::bad_alloc），问题就会出现：

步骤 1 已经成功创建了 MyClass 对象（内存已分配，构造函数已执行）。
但步骤 2 失败，shared_ptr 没有被成功构造，也就没有指针能管理第一步创建的对象。
最终，这个 new 出来的 MyClass 对象既没有被智能指针接管，也没有被手动 delete，导致内存泄漏（对象的内存永远无法被释放）。

2.2 标准委员会的动机

C++标准委员会引入 make_shared 主要基于：

性能优化：减少内存分配次数
异常安全：保证原子性操作
代码简洁：改善编码体验

3. make_shared 的核心优势

3.1 性能优势（最重要优点）

内存分配优化：

典型实现的内存布局：

make_shared 分配的内存块：
+-------------------+-------------------+
| 控制块 (refcount) | 对象数据          |
+-------------------+-------------------+

性能提升表现：

缓存友好：控制块和对象在同一缓存行
减少碎片：单次分配减少内存碎片
分配更快：内存分配是昂贵操作

基准测试通常显示 make_shared 比传统方式快 10-30%

3.2 异常安全（关键优势）

考虑以下可能抛出异常的代码：

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));

问题在于：

new X 成功
new Y 抛出异常
已分配的 X 内存泄漏

解释

先执行 new X，成功分配了 X 类型的内存，并得到裸指针 X*；
接着执行 new Y，但此时内存不足（或其他原因），new Y 抛出异常（比如 std::bad_alloc）。

异常导致 “裸指针未被智能指针接管”

当 new Y 抛出异常时，整个 process 函数的调用会被中断。此时：

第一个参数 std::shared_ptr<X>(new X) 还没完成 “shared_ptr 封装裸指针” 的过程（因为参数计算被异常打断了）；
也就是说，new X 分配的内存，只有裸指针，没有被 shared_ptr 接管（智能指针的 “自动释放” 能力没生效）。

使用 make_shared 的解决方案：

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

这样要么全部成功，要么全部回滚，不会泄漏资源。

3.3 代码简洁性（显著优势）

// 传统方式（重复类型名）
std::shared_ptr<VeryLongTypeName> p(new VeryLongTypeName(args...));// make_shared 方式（简洁）
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 的实现原理

4.1 典型实现伪代码

//make_shared的实现
//伪代码
template<typename T, typename... Args>
shared_ptr<T> my_make_shared(Args&& ...args)
{//先开辟控制块和对象大小的空间void* p = ::operator new(sizeof(ContorlBlock) + sizeof(T));//构造控制块ContorlBlock* cb = new(p) ControlBlock();//获取到对象的地址T* obj = reinterpret_cast<T*>(static_cast<char*>(p) + sizeof(ContorlBlock));//给对象进行构造 使用定位new,使用完美转发保持右值属性new(obj) T(std::forward(Args)(args)...);return shared_ptr<T>(cb, obj);
}