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C++现代工厂模式:make_unique/make_shared为何优于new?【异常安全】

尼克

尼克

发布时间:2026-01-18 09:57:08

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来源于php中文网

原创

make_unique和make_shared通过原子化内存分配与构造、raii自动清理,避免异常导致的资源泄漏;且make_shared合并控制块与对象内存,减少一次分配。

c++现代工厂模式:make_unique/make_shared为何优于new?【异常安全】

为什么 make_uniquemake_shared 能避免资源泄漏?

因为 new 表达式本身不提供异常安全保证——当构造函数抛出异常时,已分配但未管理的裸指针会直接丢失,导致内存泄漏。

make_uniquemake_shared 是原子操作:内存分配和对象构造在单个函数调用内完成,且内部使用 RAII 包装;一旦构造失败,它们会自动释放已分配内存。

  • std::unique_ptr<t> p(new T(args...))</t>:先 new T,再构造 unique_ptr;若 unique_ptr 构造中途(如移动赋值)抛异常,T 的内存就泄漏了
  • auto p = std::make_unique<t>(args...)</t>:整个过程在一个函数内,无中间裸指针状态
  • 同理适用于 make_shared,它还额外把控制块和对象内存合并分配,减少一次堆分配

make_sharedshared_ptr + new 少一次内存分配

shared_ptr 需要两块独立内存:一块存对象,一块存引用计数控制块。手动用 new 构造时,这两块必须分别申请。

make_shared 把对象和控制块布局在同一块连续内存里,仅需一次 malloc(或 operator new),提升缓存局部性并降低开销。

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  • 典型场景:auto sp = std::make_shared<:vector>>(1000)</:vector> → 1 次分配
  • 等价手动写法:std::shared_ptr<:vector>> sp(new std::vector<int>(1000))</int></:vector> → 至少 2 次分配(对象 + 控制块)
  • 注意:make_shared 不支持自定义删除器(custom deleter),此时只能退回到 shared_ptr + new

哪些情况不能用 make_unique/make_shared

不是所有构造场景都适用,硬套反而引发编译错误或语义偏差。

  • 类有私有/删除的构造函数,且未将 make_* 声明为友元(罕见但存在)
  • 需要传递自定义删除器:std::unique_ptr<foo mydeleter></foo> → 只能用 std::unique_ptr<foo mydeleter>(new Foo)</foo>
  • 想用 std::shared_ptr 管理已有裸指针(如 C API 返回的指针)→ 必须用 shared_ptr 构造函数,无法用 make_shared
  • make_shared 无法调用 std::initializer_list 构造函数(C++17 前),例如 std::make_shared<:vector>>({1,2,3})</:vector> 会失败;需改用 std::shared_ptr<:vector>>(new std::vector<int>{1,2,3})</int></:vector>

异常安全的典型反例:多个 make_* 参数传入同一函数时

即使每个 make_unique 单独是异常安全的,多个一起作为函数参数时,C++ 不规定求值顺序,仍可能泄漏。

void process(std::unique_ptr<A>, std::unique_ptr<B>);
process(std::make_unique<A>(), std::make_unique<B>()); // ❌ 危险!

假设 make_unique<b>()</b> 先执行并成功,但 make_unique<a>()</a> 后执行时抛异常,则 B 的资源已分配却无人接管。

  • 正确做法:分步构造,用变量承接
  • auto a = std::make_unique<a>(); auto b = std::make_unique<b>(); process(std::move(a), std::move(b));</b></a>
  • 这是最容易被忽略的一环:make_* 解决的是「单次构造」的安全问题,不是「多参数表达式」的求值安全

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