std::make_shared简化智能指针 `std::shared_ptr` 的创建过程，并提高性能（减少内存分配次数，提高缓存命中率）

std::make_shared 是 C++ 标准库中的一个函数模板，用于简化智能指针 std::shared_ptr 的创建过程。引入 std::make_shared 的主要原因是提高代码的安全性、性能和可读性。以下是详细分析：

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1. 安全性提升

避免显式调用 new 导致的错误

在不使用 std::make_shared 的情况下，我们通常手动调用 new 来分配内存并初始化对象：

std::shared_ptr ptr(new MyClass(arg1, arg2));

这种方式容易引发以下问题：

• 异常安全问题：如果在 new 和 std::shared_ptr 构造之间抛出异常，会导致资源泄漏。
• 内存管理错误：手动调用 new 容易忘记释放资源。

使用 std::make_shared 后，这些问题都被封装到函数内部，减少了手动操作的可能性：

auto ptr = std::make_shared(arg1, arg2);

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避免显式分配内存导致的错误

std::make_shared 内部会同时完成内存分配和对象构造，确保两者是一致的。而直接使用 std::shared_ptr(new T) 可能会出现分配内存失败但对象已经构造完成的情况，从而导致内存泄漏。

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2. 性能优化

减少一次内存分配

普通方式创建 std::shared_ptr 时，通常需要两次内存分配：

1. 分配一块内存存储 std::shared_ptr 的控制块（包含引用计数等元信息）。
2. 分配另一块内存存储实际的对象。

而 std::make_shared 将这两块内存合并成一次分配，提高了内存分配效率。这尤其在频繁创建对象时会有显著的性能提升。

缓存局部性

由于 std::make_shared 将控制块和对象存储在一起，访问控制块时的缓存命中率更高，从而提升了程序的整体性能。

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3. 提高代码可读性和简洁性

使用 std::make_shared 可以使代码更加简洁和直观：

// 普通方式
std::shared_ptr ptr(new MyClass(arg1, arg2));

// 使用 make_shared
auto ptr = std::make_shared(arg1, arg2);

后者不仅减少了代码量，还避免了重复书写 new，使代码更易于阅读和维护。

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4. 示例对比

普通方式

std::shared_ptr ptr(new int(42)); // 显式调用 new
*ptr = 10; // 修改对象

使用 make_shared

auto ptr = std::make_shared(42); // 自动分配和构造
*ptr = 10; // 修改对象

可以看到，std::make_shared 的语法更加简洁且不易出错。

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5. 总结

std::make_shared 的优点包括：

• 提高安全性（避免资源泄漏和异常问题）。
• 提高性能（减少内存分配次数，提高缓存命中率）。
• 提高代码可读性和简洁性。

因此，在现代 C++ 编程中，推荐优先使用 std::make_shared 来创建 std::shared_ptr。

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参考资料

• C++ Reference: std::make_shared
• Effective Modern C++: Item 14