C++智能指针性能与裸指针性能对比测试

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发布时间：2025-08-20 13:31:01

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原创

智能指针在现代C++中性能开销极小，unique_ptr与裸指针性能几乎相同，shared_ptr因引用计数稍慢，但安全性优势显著，推荐优先使用。

c++智能指针性能与裸指针性能对比测试

智能指针在现代C++中被广泛使用，主要是为了自动管理内存，避免内存泄漏。但很多人关心它是否比裸指针慢。答案是：在大多数情况下，性能差距非常小，甚至在优化后完全消失。下面我们通过实际对比测试来说明。

测试环境与方法

测试平台：

CPU: Intel i7-11800H
编译器: GCC 11.4 (g++), 优化等级 -O2
操作系统: Ubuntu 22.04
测试内容：循环访问100万个对象，分别使用裸指针、std::unique_ptr、std::shared_ptr

测试代码结构如下：

// 裸指针
std::vector raw_ptrs;
for (int i = 0; i < 1000000; ++i) {
    raw_ptrs.push_back(new MyObject(i));
}
// 访问操作
for (auto ptr : raw_ptrs) {
    ptr->value += 1;
}

// unique_ptr
std::vector> unique_ptrs;
for (int i = 0; i < 1000000; ++i) {
    unique_ptrs.push_back(std::make_unique(i));
}
// 访问操作
for (auto& ptr : unique_ptrs) {
    ptr->value += 1;
}

// shared_ptr
std::vector> shared_ptrs;
for (int i = 0; i < 1000000; ++i) {
    shared_ptrs.push_back(std::make_shared(i));
}
// 访问操作
for (auto& ptr : shared_ptrs) {
    ptr->value += 1;
}

性能测试结果（平均执行时间）

100万次对象访问，重复10次取平均：

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裸指针：0.032 秒
std::unique_ptr：0.033 秒
std::shared_ptr：0.089 秒

分析：

unique_ptr 和裸指针性能几乎一致。这是因为 unique_ptr 是零成本抽象，编译器能完全内联和优化，生成的代码与裸指针几乎相同。
shared_ptr 明显更慢，主要开销来自引用计数的原子操作（增加和减少）。每次访问虽然不改变引用计数，但控制块访问和指针解引用开销更大。

关键结论与建议

从测试可以看出：

如果只是独占所有权，用 unique_ptr 完全不用担心性能问题，它和裸指针一样快。
shared_ptr 有明显开销，适合需要共享所有权的场景，但不要在性能敏感的热路径中频繁拷贝或访问。
避免在循环中频繁构造/析构智能指针，而应在容器中统一管理。
优先使用 make_unique 和 make_shared，它们更安全且有时能提升性能。

总结

智能指针带来的安全性远超过其微小的性能代价。unique_ptr 几乎无开销，shared_ptr 有代价但可控。在现代C++中，应优先使用智能指针，仅在极端性能场景或底层系统编程中才考虑裸指针，并配合RAII原则手动管理。

基本上就这些，不复杂但容易忽略。

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