不同 C++ 智能指针类型的性能和开销比较如何？

C 智能指针类型比较：unique_ptr：独占所有权，开销低（1 个指针大小）；shared_ptr：共享所有权，开销高（引用计数、控制块）；weak_ptr：弱引用，开销低（1 个指针大小）。适用场景：频繁分配/释放：unique_ptr共享所有权：shared_ptr 或 weak_ptr按引用计数管理内存：shared_ptr

不同 C 智能指针类型的性能和开销比较

智能指针是 C 中用于管理动态分配内存的类模板。它们提供了内存管理的便利性和安全性，消除了手动管理指针的需要。不同的智能指针类型提供了不同的功能和开销，了解这些差异对于在应用程序中做出最佳选择至关重要。

类型和开销

C 中最常用的智能指针类型包括：

• unique_ptr：独占所有权的指针，用于管理单一对象的生命周期。开销：低（1 个指针大小）
• shared_ptr：共享所有权的指针，允许多个指针同时引用同一对象。开销：高（引用计数、控制块）
• weak_ptr：弱引用，不参与对象的引用计数，不会阻止对象被删除。开销：低（1 个指针大小）

性能比较

不同智能指针类型的性能因使用场景而异。对于执行频繁的指针分配和释放的操作，开销较低的 unique_ptr 会带来更好的性能。

对于共享所有权的情况，shared_ptr 是一种健壮且易于使用的解决方案，但其引用计数机制会带来开销。在这种情况下，可以考虑使用 weak_ptr 来实现非所有权共享。

实战案例

假设我们有一个需要管理动态分配的字符串容器的函数。我们可以使用不同的智能指针类型来管理容器的生命周期：

// 使用 unique_ptr
void example_unique_ptr() {
  // 分配并初始化字符串容器
  auto container = std::make_unique<std::vector<std::string>>(100);

  // 对容器进行操作

  // 不再需要容器后，unique_ptr 自动释放它
}

// 使用 shared_ptr
void example_shared_ptr() {
  std::shared_ptr<std::vector<std::string>> container;

  {
    // 创建一个临时的 shared_ptr，指向动态分配的容器
    auto tmp = std::make_shared<std::vector<std::string>>(100);
    container = tmp;  // 将所有权转移到 container

    // 对容器进行操作
  }

  // 离开作用域时，tmp 失效，但 container 仍指向容器
  // 等到所有 shared_ptr 引用都被销毁后，容器才会被释放
}

// 使用 weak_ptr
void example_weak_ptr() {
  std::shared_ptr<std::vector<std::string>> container;

  {
    // 创建一个临时 shared_ptr，没有直接所有权
    auto tmp = std::make_shared<std::vector<std::string>>(100);
    std::weak_ptr<std::vector<std::string>> weak_container(tmp);

    // 对容器进行操作

    if (auto locked = weak_container.lock()) {
      // locked 现在是一个指向容器的 shared_ptr
    }
  }

  // 离开作用域时，tmp 失效，container 可能仍然存在
  // 如果没有其他 shared_ptr 引用容器，它会被释放
}

选择指南

选择最合适的智能指针类型取决于应用程序的具体需求：

• 独占所有权和频繁的分配/释放操作：unique_ptr
• 共享所有权和对开销的敏感性：weak_ptr 或 shared_ptr
• 按引用计数管理内存：shared_ptr

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