带有删除器类的 shared_ptr - 为什么要复制删除器？答案

【问题标题】：shared_ptr with deleter class - why deleter is copied?带有删除器类的 shared_ptr - 为什么要复制删除器？
【发布时间】：2020-04-10 14:26:05
【问题描述】：

假设我使用自定义删除器创建了一个共享指针。在下面的代码中，我想检查删除器对象本身会发生什么：

struct A {
    A() { std::cout << "A\n"; }
    ~A() { std::cout << "~A\n"; }
};

struct D {
    D() {
        std::cout << "D\n";
    }
    ~D() {
        std::cout << "~D\n";
    }
    D(const D&) {
        std::cout << "D(D&)\n";
    }
    void operator()(A* p) const {
        std::cout << "D(foo)\n";
        delete p;
    }
};

int main()
{
    std::shared_ptr<A> p(new A, D());
}

我看到“删除器”类的D(const D&) 和~D() 又被调用了六次：

D
A
D(D&)
D(D&)
D(D&)
D(D&)
D(D&)
D(D&)
~D
~D
~D
~D
~D
~D
D(foo)
~A
~D

会发生什么？为什么要复制这么多次？

【问题讨论】：

我懒得看实际的实现（你使用的是哪个库？）但是删除器可能是通过值传递的，因为它应该是一个简单的函数指针（或类似的），因此复制起来很便宜。这仍然是一个有趣的问题：我希望会有一些副本，但可能不会那么多。
你的问题是正确的，但如果你关心性能，可能你根本不应该使用shared_ptr，因为它是性能方面最差的智能指针。 weak_ptr 是使用 shared_ptr 的唯一理由。

标签： c++ shared-ptr copy-constructor

【解决方案1】：

删除器通常是一个带有operator() 的空类。在优化的代码和编写良好的shared_ptr 实现中，空类的删除器不占用空间，因此复制开销为零。

在优化器完成工作后，实现通常会知道围绕对象进行复制是否代价高昂，以及是否必须采取预防措施。

在本例中，我猜您正在观察未优化的构建。您会看到实现如何通过多层函数调用传递删除器。在优化的构建中，实际上不会复制任何内容，因为删除器类 D 为空。

【讨论】：

“实际上什么都不会被复制，因为删除器类 D 是空的”——我想不出类为空会影响优化器决定是否复制的情况（在事实上，如果情况正好相反：避免大对象的昂贵副本比空对象更值得）。虽然一般可以省略复制，但对于 OP 来说却不是这样：-O2 不会更改 clang 或 GCC 的输出。
@KonradRudolph 不是决定是否复制；事实上，当删除器是一个空类时，什么都没有可以复制。当没有什么可复制的时候，它必须复制多少次都没关系。
问题是它仍在调用复制构造函数，即使类是空的。那是昂贵的部分，如果没有默认复制构造函数。事实上，这就是标准在某些情况下明确允许复制省略的原因。您的回答推测 OP 看到的是未优化的构建。我具体告诉你，在优化的构建中观察到相同的结果。尽管类是空的，但这里不会发生复制删除（因为，正如我所说，一个类是否为空与是否删除副本无关）。

【解决方案2】：

创建自定义删除器很有趣，但另一方面它缺乏优化，因为定义明确的共享指针将运行以实现删除功能。（+新）

如果您查看<memory> 中 shared_ptr 的实现，您可以了解如何准备删除器。

请注意，智能指针的实现因编译器和使用的库而异。（例如你的代码给了我 3 个副本）

仍在调查为什么会发生这种情况，但是是的，weak_ptr 是更好的选择，因为它打破了由 shared_ptr 管理的对象形成的引用循环。

【讨论】：

【解决方案3】：

我用 gcc 7.4 检查了你的代码，我得到了相同数量的析构函数调用。您观察到删除器对象通过std::move(deleter) 移动了六次。

由于您在类中添加了析构函数，默认移动语义的自动生成被禁用，您需要明确定义它们：

D(D&&) = default;
D& operator=(D&&) = default;

但是，即使使用移动语义，析构函数仍然可以调用多达六次。

【讨论】：