C++ 怎么使用 intrusive_ptr（侵入式智能指针）减少引用计数内存开销-C++-PHP中文网

intrusive_ptr比shared_ptr少一次内存分配，因其引用计数嵌入对象内部，无需额外分配控制块；但要求类型显式支持侵入式计数，且add_ref/release_ref必须与类型同命名空间以支持adl查找。

c++ 怎么使用 intrusive_ptr（侵入式智能指针）减少引用计数内存开销

intrusive_ptr 为什么比 shared_ptr 少一次内存分配

因为 intrusive_ptr 不自己管理引用计数，而是要求对象内部提供 add_ref() 和 release_ref() 方法，并把计数器（通常是 int 或 std::atomic<int></int>）作为成员变量嵌入对象本身。这样就省掉了 shared_ptr 额外分配一块堆内存来存控制块的开销。

但代价是：对象必须预先设计为支持侵入式引用计数，不能对任意类型透明使用。

常见错误现象：intrusive_ptr 构造后调用 use_count() 返回 0，或析构时崩溃——多半是没正确实现 intrusive_ptr_add_ref/intrusive_ptr_release 特化，或计数器未初始化为 1（首次构造时需手动设为 1）。

实操建议：

继承一个基类（如 ref_counted），含 std::atomic<int> ref_count_</int>，构造函数中初始化为 0；首次交由 intrusive_ptr 管理前，手动调用 add_ref()
或更稳妥：不依赖构造函数初始化，而是在创建对象后、构造 intrusive_ptr 前，显式调用 add_ref() 一次（等价于“初始引用”）
必须提供两个非成员函数特化：intrusive_ptr_add_ref(T*) 和 intrusive_ptr_release(T*)，它们会被 intrusive_ptr 内部调用

如何正确定义 intrusive_ptr_add_ref / intrusive_ptr_release

这两个函数不是类成员，也不在命名空间内随便放——它们必须与被管理类型的定义在同一个命名空间中，否则 ADL（参数依赖查找）会找不到，导致编译失败或链接时报错 undefined reference to intrusive_ptr_add_ref。

典型写法（假设类型叫 MyClass）：

class MyClass {
public:
    std::atomic<int> ref_count_{0};
    void add_ref() { ref_count_.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed); }
    void release_ref() {
        if (ref_count_.fetch_sub(1, std::memory_order_acq_rel) == 1) {
            delete this;
        }
    }
};
<p>// 必须和 MyClass 在同一命名空间！
void intrusive_ptr_add_ref(MyClass<em> p) { p->add_ref(); }
void intrusive_ptr_release(MyClass</em> p) { p->release_ref(); }
</p></int>

注意点：

C++14

C++14 对 C++11 的修正与增强版本，适合旧系统维护和较老工具链兼容。

下载

不要加 namespace boost { ... } 包裹——那是 Boost 版本的老习惯，现代用法（尤其是 C++20 后自定义智能指针）依赖 ADL，放在同命名空间才有效
计数器操作推荐用 std::memory_order_acq_rel（fetch_sub）和 relaxed（fetch_add），兼顾性能与正确性
如果 MyClass 是模板类，这两个函数也得是模板特化，不能只写一个泛型版本

intrusive_ptr 构造和赋值时的引用计数陷阱

直接用原始指针构造 intrusive_ptr 不会自动调用 add_ref() —— 它假定你传入的指针已经持有“一个引用”。所以如果你刚 new 出对象，又没手动 add_ref()，构造后引用计数仍是 0，第一次 reset() 或离开作用域就会释放它。

正确做法只有两种：

先 new 对象 → 手动 add_ref() → 再构造 intrusive_ptr（最直白）
封装工厂函数：intrusive_ptr<myclass> make_my_class() { auto p = new MyClass; p->add_ref(); return {p}; }</myclass>

容易踩的坑：

用 intrusive_ptr<t>(new T)</t> 直接构造：99% 情况下触发 double-delete 或 use-after-free
把同一个原始指针反复构造多个 intrusive_ptr：每个都以为自己拥有唯一引用，析构时各自 release_ref()，计数器变负，delete 多次
混用 intrusive_ptr 和裸指针管理：裸指针 delete 后，intrusive_ptr 还在 hold，后续访问就是悬垂指针