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make_shared和new有什么区别 性能优势与内存分配分析

P粉602998670

P粉602998670

发布时间:2025-08-18 16:10:02

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来源于php中文网

原创

std::make_shared比直接使用new配合std::shared_ptr更高效,因为它通过一次内存分配同时创建对象和控制块,减少开销、提升缓存局部性并增强异常安全;而new方式需两次分配,性能较低且存在异常安全隐患;但当需要自定义删除器、构造函数非公开或存在weak_ptr长期持有场景时,只能或应慎用std::make_shared,此时可选择new方式以获得更大灵活性,总结:常规场景优先使用std::make_shared,特殊需求下退回到new并注意资源管理问题。

make_shared和new有什么区别 性能优势与内存分配分析

std::make_shared
和直接使用
new
配合
std::shared_ptr
构造在功能上都能实现共享所有权的智能指针,但它们在性能、异常安全和内存管理方面存在显著差异。下面从内存分配、性能优势和实际使用角度详细分析两者的区别


1. 内存分配方式不同

当你使用

new
创建对象并传递给
std::shared_ptr
时:

std::shared_ptr ptr(new Foo());

这会执行 两次独立的内存分配

  • 一次是
    new Foo()
    为对象本身分配内存;
  • 一次是
    std::shared_ptr
    内部为了管理引用计数(control block),需要额外分配一块内存来存储引用计数、弱引用计数等元信息。

而使用

std::make_shared

auto ptr = std::make_shared();

它会 一次性分配一块连续内存,同时包含:

  • 对象实例的数据;
  • 控制块(引用计数等管理信息)。

这种优化称为 内存共置(allocation elision)合并分配(combined allocation)


2. 性能优势对比

std::make_shared
的优势:

  • 减少内存分配次数:从两次变为一次,显著降低动态内存分配的开销(

    malloc
    /
    free
    是昂贵操作)。

  • 提高缓存局部性:对象和控制块在内存中相邻,访问时更可能命中同一缓存行,提升性能。

  • 更快的构造速度:由于只做一次分配,且内部使用完美转发构造对象,效率更高。

  • 异常安全更好:考虑如下代码:

    Facet
    Facet

    Facet.ai是一款AI图像生成和编辑工具,具备实时图像生成和编辑功能

    下载
    // 潜在问题:如果 make_shared 之前抛异常,可能造成资源泄漏
    functionThatTakesSharedPtr(std::shared_ptr(new Foo), expensiveCall());

    参数求值顺序未定义,

    new Foo
    expensiveCall()
    哪个先执行不确定。如果
    expensiveCall()
    抛异常,而
    new Foo
    已执行但尚未交给
    shared_ptr
    管理,则会发生内存泄漏。

    而使用

    make_shared
    是原子操作,避免此类问题。

new + shared_ptr
的劣势:

  • 多一次内存分配 → 更慢、更多碎片。
  • 更差的缓存表现。
  • 异常安全性差(如上所述)。

3. 什么时候不能用
make_shared

尽管

make_shared
有很多优点,但在某些场景下无法使用:

(1)自定义删除器(custom deleter)

std::shared_ptr ptr(new Foo, [](Foo* p){ /* custom cleanup */ });

std::make_shared
不支持传入删除器。此时只能用
new

(2)私有/受保护构造函数

如果类的构造函数不是公开的,

make_shared
无法访问(因为它需要在内部构造对象),除非你提供友元或工厂方法。

(3)启用
weak_ptr
长期持有时的内存问题

make_shared
将对象和控制块一起分配,这意味着:

  • 即使对象早已析构(引用计数为0),
  • 但如果还有
    weak_ptr
    指向它,
  • 那么那块合并的内存 无法释放,直到最后一个
    weak_ptr
    也被销毁。

这是因为控制块和对象共用一块内存。而

new + shared_ptr
方式中,对象和控制块分开分配,对象可以在引用归零时立即释放,仅保留控制块供
weak_ptr
使用。

所以,如果你预期对象很快析构但

weak_ptr
会长时间存在,
make_shared
可能导致内存延迟释放。


4. 实际建议

场景 推荐方式
普通对象创建,无特殊需求 ✅ 优先使用 @@######@@
需要自定义删除器 ❌ 必须用 @@######@@ + @@######@@
构造函数非 public ❌ 通常不能用 @@######@@
对象生命周期短但 @@######@@ 长期存在 ⚠️ 谨慎使用 @@######@@,考虑内存延迟释放问题
高性能关键路径 ✅ 优先 @@######@@,减少分配和提升缓存效率

总结

  • std::make_shared
    new
    更高效:一次分配、更好的缓存、异常安全
  • shared_ptr
    方式更灵活:支持自定义删除器、特殊构造控制。
  • 在绝大多数常规场景下,应优先使用
    make_shared
  • 特殊需求下才退回到
    weak_ptr
    ,并注意异常安全问题。

基本上就这些,不复杂但容易忽略细节。

make_shared
make_shared
make_shared
new + shared_ptr
new
std::make_shared
new

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