C++ make_shared 用法

以下是C++中std::make_shared的用法详解及核心要点，结合实践场景和代码示例说明：

📌 ​一、基本用法与语法​

std::make_shared是C++11引入的模板函数，用于创建并管理std::shared_ptr智能指针，语法如下：

#include <memory>
std::shared_ptr<T> ptr = std::make_shared<T>(构造参数...);

​示例​：

class MyClass {
public:
    MyClass(int v) : data(v) {}
private:
    int data;
};

int main() {
    auto obj = std::make_shared<MyClass>(42); // 创建对象并初始化
    return 0;
}

• ​作用​：替代new T(...)，自动管理内存生命周期，避免手动delete。

⚡ ​二、核心优势​

1. ​性能优化（一次内存分配）​​

• ​传统方式​（std::shared_ptr<T>(new T)）：
  先分配对象内存，再分配控制块（引用计数等），共 ​2次内存分配。
• ​**make_shared​：
  将对象和控制块合并为单次内存分配**，减少内存碎片，提升性能（约30%速度提升）

  std::shared_ptr<int> p1(new int(10));   // 2次分配（低效）
  auto p2 = std::make_shared<int>(10);    // 1次分配（高效）

2. ​异常安全​

• 若构造函数抛出异常，make_shared能保证已分配的内存被自动释放，而传统方式可能泄漏：

  // 传统方式：若computePriority()抛出异常，new int的内存泄漏
  process(std::shared_ptr<int>(new int), computePriority());
  
  // make_shared：异常安全
  process(std::make_shared<int>(), computePriority()); 

  由于make_shared是原子操作，避免了中间状态导致的内存泄漏。

3. ​代码简洁性​

• 避免显式new，减少代码冗余。

🧩 ​三、实际应用场景​

1. ​共享对象所有权​

多个shared_ptr共享同一对象，引用计数归零时自动释放：

auto obj = std::make_shared<MyClass>();
auto obj2 = obj;  // 引用计数+1
std::cout << obj.use_count(); // 输出2

对象在obj和obj2均析构后释放。

2. ​解决循环引用​

使用weak_ptr打破循环依赖：

class B; 
class A {
public:
    std::weak_ptr<B> b_ptr; // 弱引用
};
class B {
public:
    std::shared_ptr<A> a_ptr;
};

int main() {
    auto a = std::make_shared<A>();
    auto b = std::make_shared<B>();
    a->b_ptr = b; // 弱引用，不增加计数
    b->a_ptr = a; // 强引用
    return 0; // 正确释放资源
}

若使用shared_ptr互相持有会导致内存泄漏。

3. ​高效创建数组（C++20+）​​

// C++20支持make_shared创建数组
auto arr = std::make_shared<int[]>(5); 
arr[0] = 42;

C++11/14需手动构造：std::shared_ptr<int[]>(new int[5])。

⚠️ ​四、使用限制与注意事项​

1. ​不支持自定义删除器​
   make_shared无法指定删除器，需直接使用shared_ptr构造函数

   auto ptr = std::shared_ptr<FILE>(fopen("file.txt", "r"), [](FILE* f){ fclose(f); });

2. ​延迟内存释放问题​
   对象内存和控制块合并分配后，若存在weak_ptr，则对象内存需等到所有weak_ptr析构才释放（强引用计数为0时仅析构对象，内存块可能未释放）。

   ​适用场景​：对内存敏感的系统需谨慎使用。

3. ​私有构造函数限制​
   若类构造函数为private或protected，需通过友元或静态工厂函数间接调用make_shared。

🛠️ ​五、最佳实践建议​

• ​**优先使用make_shared**​：除非需要自定义删除器或处理私有构造，否则默认选用。
• ​避免循环引用​：成员指针优先用weak_ptr，尤其父子对象互相引用时。
• ​性能敏感场景​：高频创建对象时（如实时系统），make_shared的性能优势更显著。

💎 ​总结​

std::make_shared是现代C++内存管理的核心工具：

• ​高效​：单次内存分配提升性能；
• ​安全​：异常安全避免泄漏；
• ​简洁​：代码更清晰易维护。
  在共享所有权、资源自动释放及高性能场景中不可或缺，但需注意其内存释放机制和构造限制。