0

0

c++中如何避免std::shared_ptr的性能开销? (原子引用计数)

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-01-11 00:19:32

|

708人浏览过

|

来源于php中文网

原创

std::shared_ptr原子引用计数拖慢性能是因为即使单线程下也无法省略原子指令,导致内存屏障、优化受限及缓存一致性开销;实测tight loop中性能比裸指针低3–5倍。

c++中如何避免std::shared_ptr的性能开销? (原子引用计数)

为什么 std::shared_ptr 的原子引用计数会拖慢性能?

std::shared_ptr 默认使用原子操作(如 std::atomic_fetch_add)管理引用计数,确保多线程环境下安全。但即使在单线程场景下,编译器也无法省略这些原子指令——它们会强制内存屏障、禁用部分优化,并可能触发锁总线或缓存一致性协议开销。实测中,在 tight loop 里频繁拷贝/析构 std::shared_ptr,性能可能比裸指针低 3–5 倍。

如何关闭原子性:用 std::make_shared 配合自定义删除器?

不能直接“关掉”原子性——std::shared_ptr 标准规定其控制块的引用计数必须是线程安全的。但你可以绕过默认控制块,用 std::shared_ptr 的别名构造 + 自定义删除器来避免原子操作:

struct NonAtomicDeleter {
    void operator()(int* p) const noexcept {
        delete p;
    }
};

// 构造时不经过标准控制块,引用计数不启用原子操作 auto ptr = std::shared_ptr(new int(42), NonAtomicDeleter{});

注意:std::make_shared 无法用于此场景,因为它总会分配带原子计数的控制块;必须用原始指针 + 自定义删除器构造。

  • 该方式仅适用于明确单线程上下文,且你完全掌控所有 shared_ptr 实例的生命周期
  • 不能与通过 std::make_shared 创建的同对象 shared_ptr 混用,否则控制块不一致,导致未定义行为
  • 拷贝该 shared_ptr 仍会调用原子操作——因为 shared_ptr 的拷贝赋值/构造函数内部仍会访问控制块的引用计数

更实际的替代方案:std::unique_ptr 或裸指针 + 明确所有权

若不需要共享语义,std::shared_ptr 本身就是误用。性能问题只是表象,根源在于设计阶段没厘清所有权:

DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

下载

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

  • std::unique_ptr 替代:零运行时开销,移动语义清晰,且能配合 std::movestd::make_unique
  • 若需跨函数传递只读访问,优先传 const T&T*,而非 std::shared_ptr
  • 若确实要共享,但只在单线程内传播(如配置树、AST 节点),可封装一个非原子版 shared_ptr(如 Boost 的 boost::local_shared_ptr),它用普通整型计数,不依赖原子指令

何时必须接受原子开销?

只要出现以下任一情况,就无法规避原子引用计数:

  • 多个线程同时拷贝、赋值或销毁指向同一对象的 std::shared_ptr
  • 使用 std::weak_ptr —— 它依赖同一控制块中的原子弱引用计数
  • 通过 std::shared_ptr::owner_before 或比较操作做排序,因为实现依赖控制块地址和原子状态
  • std::shared_ptr 存入 std::vector 并频繁 resize —— 每次元素移动都触发引用计数增减

真正难处理的不是原子操作本身,而是人们把 std::shared_ptr 当作“不用动脑的所有权解决方案”,结果在 hot path 上反复构造/拷贝,却没意识到大部分时候只需要移动或引用。

相关文章

数码产品性能查询
数码产品性能查询

该软件包括了市面上所有手机CPU,手机跑分情况,电脑CPU,电脑产品信息等等,方便需要大家查阅数码产品最新情况,了解产品特性,能够进行对比选择最具性价比的商品。

下载

本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

相关专题

更多
c语言const用法
c语言const用法

const是关键字,可以用于声明常量、函数参数中的const修饰符、const修饰函数返回值、const修饰指针。详细介绍:1、声明常量,const关键字可用于声明常量,常量的值在程序运行期间不可修改,常量可以是基本数据类型,如整数、浮点数、字符等,也可是自定义的数据类型;2、函数参数中的const修饰符,const关键字可用于函数的参数中,表示该参数在函数内部不可修改等等。

520

2023.09.20

线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

479

2023.08.10

Python 多线程与异步编程实战
Python 多线程与异步编程实战

本专题系统讲解 Python 多线程与异步编程的核心概念与实战技巧,包括 threading 模块基础、线程同步机制、GIL 原理、asyncio 异步任务管理、协程与事件循环、任务调度与异常处理。通过实战示例,帮助学习者掌握 如何构建高性能、多任务并发的 Python 应用。

143

2025.12.24

c++主流开发框架汇总
c++主流开发框架汇总

本专题整合了c++开发框架推荐,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

26

2026.01.09

c++框架学习教程汇总
c++框架学习教程汇总

本专题整合了c++框架学习教程汇总,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

24

2026.01.09

学python好用的网站推荐
学python好用的网站推荐

本专题整合了python学习教程汇总,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

72

2026.01.09

学python网站汇总
学python网站汇总

本专题整合了学python网站汇总,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

9

2026.01.09

python学习网站
python学习网站

本专题整合了python学习相关推荐汇总,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

10

2026.01.09

俄罗斯手机浏览器地址汇总
俄罗斯手机浏览器地址汇总

汇总俄罗斯Yandex手机浏览器官方网址入口,涵盖国际版与俄语版,适配移动端访问,一键直达搜索、地图、新闻等核心服务。

52

2026.01.09

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
C# 教程
C# 教程

共94课时 | 6.4万人学习

C 教程
C 教程

共75课时 | 4万人学习

C++教程
C++教程

共115课时 | 11.8万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号