共享指针不增加 use_count

Question

我正在尝试了解如何在 C++ 中使用 std::shared_ptr。但这很令人困惑，我不明白如何创建指向同一个对象的多个共享指针。甚至文档和在线资料也不是很清楚。

以下是我编写的一小段代码，旨在尝试了解std::shared_ptr 的行为：

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;

class Node
{
public:
    int key;
    Node()
    {
        key = 0;
    }
    Node(int k)
    {
        key = k;
    }
};

int main()
{
    Node node = Node(10);

    shared_ptr<Node> ptr1((shared_ptr<Node>)&node);
    cout << "Use Count: " << ptr1.use_count() << endl;

    // shared_ptr<Node> ptr2=make_shared<Node>(node);//This doesn't increase use_count
    shared_ptr<Node> ptr2((shared_ptr<Node>)&node);
    cout << "Use Count: " << ptr2.use_count() << endl;

    if (ptr1 == ptr2)
        cout << "ptr1 & ptr2 point to the same object!" << endl;

    if (ptr1.get() == ptr2.get())
        cout << "ptr1 & ptr2 point to the same address!" << endl;

    cout << "ptr1: " << ptr1 << "  "
         << "ptr2: " << ptr2 << endl;
    return 0;
}

根据我得到的输出，ptr1 和 ptr2 都指向同一个 Node 对象，但 use_count 对它们来说都是 1。即使使用std::make_shared 也不起作用，程序在退出前崩溃。

你能告诉我我做错了什么吗？以及如何创建多个指向同一个对象的shared_ptr(s)。

Answer 1

单独创建shared_ptrs（包括使用make_shared）时，use_count 不会增加，它们根本不共享。创建的shared_ptr对其他shared_ptrs和被管理的指针一无所知，即使指针可能恰好相同（注意可能导致多次破坏）。

你需要告诉哪个shared_ptrs 应该共享；当您从另一个 shared_ptr 创建 shared_ptr 时，use_count 会增加。例如

shared_ptr<Node> ptr1 = make_shared<Node>(10);
cout<<"Use Count: "<<ptr1.use_count()<<endl; // 1

shared_ptr<Node> ptr2(ptr1);
cout<<"Use Count: "<<ptr2.use_count()<<endl; // 2
cout<<"Use Count: "<<ptr1.use_count()<<endl; // 2

顺便说一句：正如 cmets 所建议的那样，创建一个 shared_ptr 管理指向 &node 的指针是很危险的，该指针指向在堆栈上分配的对象。以下代码可能与您的意图非常吻合。

Node* node = new Node(10);

shared_ptr<Node> ptr1(node);
cout<<"Use Count: "<<ptr1.use_count()<<endl; // 1

shared_ptr<Node> ptr2(ptr1);
cout<<"Use Count: "<<ptr2.use_count()<<endl; // 2
cout<<"Use Count: "<<ptr1.use_count()<<endl; // 2

Answer 2

shared_ptr<>s 也拥有他们所指向的对象。这意味着您不能从堆栈对象创建 shared_ptr 。要创建 shared_ptr，请使用 new 或 make_shared：

shared_ptr<Node> ptr1(new Node(42));
shared_ptr<Node> ptr2 = make_shared<Node>();
shared_ptr<Node> ptr3 = make_shared<Node>(99);

这些都是独立的对象，并且都有use_count()==1。 如果您想复制它们，只需这样做：

shared_ptr<Node> copy1 = ptr1;

现在ptr1 和copy1 拥有use_count()==2。

Answer 3

有很多误解，但我会尝试解释一下： 在 c++ 中，对象要么存储在 stack 上，要么存储在 heap 上。在 stack 上创建的对象将被销毁，并且一旦您离开声明它们的范围，它们的内存就会被释放。这会为您完全自动发生。例如：

int bla()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int result = a+b;
    return result;
}

在这个例子中，3 个intobjects 将在程序进入函数bla时被创建，并在函数相应返回时被销毁。

那么你就有了堆。您可以通过new 在堆上创建对象。这个对象的寿命超过了它们被创建的范围，但你必须记住通过delete 销毁对象。因为这是内存泄漏的常见陷阱和来源，标准库提供了帮助类（例如您已经找到的shared_ptr）来克服这个问题。这个想法是，shared_ptrobject 将负责删除给定的对象（它必须在堆上（！）（是的，你可以通过自定义删除器绕过它，但这比这更高级一点解释））一旦 shared_ptr 本身被破坏。顾名思义，shared_ptr 的意图是共享。要共享，您只需复制 shared_ptr。 shared_ptr 实现有一个自定义复制构造函数和复制赋值运算符，它们将通过增加使用计数和复制当前处理的对象的地址来处理这个问题。这是 shared_ptr 对象了解是否有其他实例管理同一对象的唯一方法。所以要增加使用次数，您必须复制shared_ptr。

现在让我解释一下出了什么问题：

1. 您的初始 Node node = Node(10); 是在 堆栈 上创建的（如上面的整数）。因此无需手动管理生命周期。你创建了一个shared_ptr，管理这个节点的地址。这是一个错误。一旦您离开范围，shared_ptr 和节点对象本身（通过 stack 上的自动性）将删除节点对象。这很糟糕。

2. 假设错误 1 ​​不存在。所以我们有第二个错误： 您正在创建第二个，单独的shared_ptr，而不是从第一个复制。现在两个现有的shared_ptr 都不知道彼此，他们每个人都会尝试删除节点对象。所以我们再次进行了双重删除。

假设您希望您的 Node 对象真正由 shared_ptr 管理，您必须从一个 shared_ptr 开始，然后尽可能多地复制它来共享它。要创建第一个，您有 2 种可能性：

std::shared_ptr<int> mysharedpointer (new int(ANYNUMBER));
auto mysharedpointer = std::make_shared<int>(ANYNUMBER);

通常您更喜欢第二个，因为在函数调用上下文中使用时，它具有轻微的性能优势和更高的安全性。

如果您现在想要第二个shared_ptr，与第一个共享所有权，您可以通过复制第一个指针来实现：

auto mysecondsharedpointer = mysharedpointer;

瞧，您有一个与共享所有权关联的副本。

（这有点简化，我确定我错过了一些东西。请随意完成答案）