将shared_ptr与托管语言引用进行比较

Question

有人可以向 C++ 程序员解释 Java（以及 C#）引用和共享指针（来自 Boost 或来自 C++0x）之间最重要的区别吗？

我或多或少知道shared_ptr是如何实现的。我很好奇以下方面的差异：

1) 性能。 2）骑自行车。 shared_ptr 可以循环（A 和 B 持有指向彼此的指针）。 Java 可以骑自行车吗？ 3）还有什么吗？

谢谢你。

Answer 1

性能：

shared_ptr

表现得很好，但根据我的经验，效率比显式内存管理略低，主要是因为它是引用计数的，并且引用计数也必须分配。它的性能如何取决于很多因素，并且它与 Java/C# 垃圾收集器相比的性能只能根据每个用例来确定（取决于语言实现等因素）。

骑自行车只能使用

weak_ptr

，而不是使用两个

shared_ptr

。 Java让骑自行车不再费事；它的垃圾收集器将打破循环。我猜 C# 也会做同样的事情。

任何其他：一旦对

shared_ptr

指向的对象的最后一个引用超出范围，它就会被销毁。析构函数被立即调用。在Java中，终结器可能不会立即被调用。我不知道 C# 在这一点上表现如何。

Answer 2

关键区别在于，当共享指针的使用计数变为零时，它指向的对象将立即被销毁（调用析构函数并释放对象）。在 Java 和 C# 中，对象的释放会被推迟，直到垃圾收集器选择释放对象（即，它是不确定的）。

关于周期，我不确定我理解你的意思。在 Java 和 C# 中，两个包含彼此引用的成员字段的对象很常见，从而创建一个循环。例如，汽车和引擎 - 汽车通过引擎字段引用引擎，引擎可以通过汽车字段引用它的汽车。

Answer 3

没有人指出内存管理器在托管内存中移动对象的可能性。因此，在 C# 中，没有简单的引用/指针，它们的工作方式类似于描述管理器返回的对象的 ID。
在 C++ 中，您无法使用 shared_ptr 实现此目的，因为该对象在创建后仍保留在同一位置。

Answer 4

首先，Java/C# 只有指针，没有引用，尽管他们这样称呼它们。引用是 C++ 独有的功能。 Java/C# 中的垃圾收集基本上意味着无限的生命周期。另一方面，当计数变为零时，

shared_ptr

提供共享和确定性破坏。因此，

shared_ptr

可以用来自动管理任何资源，而不仅仅是内存分配。从某种意义上说（就像任何 RAII 设计一样），它将指针语义转变为更强大的值语义。

Answer 5

C++ 引用计数指针的循环引用将不会被释放。您可以使用弱指针来解决这个问题。当垃圾收集器愿意时，Java 或 C# 中的循环引用可能会被释放。

当 C++ 引用计数指针中的计数降至零时，将调用析构函数。当 Java 对象不再可访问时，其终结器可能不会立即或永远不会被调用。因此，对于需要显式处置外部资源的对象，需要某种形式的显式调用。

Answer 6

C++

shared_ptr

与 Java 或 C# 中的其他语言之间存在根本区别。

C++

shared_ptr

基于模板

该对象不包含

use_count

，但

shared_ptr

包含它。

优点

• 我们可以将任何物体放入

  shared_ptr

  。

缺点

• 如果我们将同一个对象放入两个

  shared_ptr

  中，那么我们就有两个

  use_count

  。如果其中一个变为0，则其他shared_ptr包含一个悬空指针。
  • 为了避免这种情况，他们引入了

    weak_ptr

    。 （很乱）

C# 在对象本身中具有隐式 refCnt

C++ CLI 语法有一个关键字

ref

来指示一个类被垃圾收集（托管）。

class ref ManagedObj
{
};

优点

• 不需要

  weak_ptr

  。

缺点

• 我们只能将托管对象放入托管指针中。
• 可以存在循环引用。

底线

我的理解是C++可能会走向C#的垃圾收集方式。

[[ ref ]] class ManagedObj
{
};

template <typename T, std::refEmbedded<T>>
class shared_ptr { /* old impl */ int use_count; };

template <typename T, true>
class shared_ptr { /* new impl */ };