[C++智能指针] shared_ptr
共享所有权
shared_ptr表达的是共享所有权的语义，多个shared_ptr可以指向同一个对象，它们共同决定对象的生命周期。只有当最后一个shared_ptr被销毁时，对象才会被delete。
但是共享所有权不是免费的，每个shared_ptr的拷贝和析构都需要更新引用计数，而且引用计数必须是线程安全的(原子操作)。此外shared_ptr内部还维护了一个控制块来存储引用计数和其它元信息。这些开销在频繁创建和销毁shared_ptr的场景下会变得非常明显。
控制块：shared_ptr的内部结构
一个shared_ptr实际上包含两个指针：一个指向被管理的对象，另一个指向控制块。
当使用std::make_shared创建shared_ptr时，对象和控制块会被放在同一个内存块中(一次分配)；而使用std::shared_ptr<T>(new T)时，对象和控制块是两次独立的分配。
graph LR
%% 定义节点样式
classDef sharedPtr fill:#e8d5f0,stroke:#6a1b9a,stroke-width:2px,rx:10,ry:10;
classDef tObject fill:#e8f5e9,stroke:#2e7d32,stroke-width:2px,rx:10,ry:10;
classDef controlBlock fill:#e3f2fd,stroke:#1565c0,stroke-width:2px,rx:10,ry:10;
%% 定义内部数据结构样式（模拟表格/框）
classDef innerBox fill:#d1c4e9,stroke:#4527a0,stroke-width:1px;
classDef innerBoxBlue fill:#bbdefb,stroke:#0d47a1,stroke-width:1px;
%% 左侧：shared_ptr 对象
subgraph SharedPtrGroup [shared_ptr 对象（栈上）]
direction TB
PtrField["T* ptr"]:::innerBox
CbField["ControlBlock* cb"]:::innerBox
end
class SharedPtrGroup sharedPtr
%% 右上：T 对象
TObject["T 对象<br>（堆上）"]:::tObject
%% 右下：ControlBlock
subgraph ControlBlockGroup [ControlBlock（堆上）]
direction TB
StrongCount["strong_count: 2"]:::innerBoxBlue
WeakCount["weak_count: 0"]:::innerBoxBlue
Deleter["deleter / allocator（可选）"]:::innerBoxBlue
end
class ControlBlockGroup controlBlock
%% 连接线
PtrField --> TObject
CbField --> ControlBlockGroup
%% 自定义连接线颜色（Mermaid 不支持直接给 link 设置颜色，需用 linkStyle）
linkStyle 0 stroke:#2e7d32,stroke-width:2px;
linkStyle 1 stroke:#1565c0,stroke-width:2px;
其中控制块包含强引用计数(shared_ptr的数量)、弱引用计数(weak_ptr的数量)、自定义删除器和自定义分配器。这些内容是需要持久存在，伴随着一个shared_ptr的生命周期，所以需要一个堆上的数据结构。
make_shared
前面提到了,make_shared把对象和控制块放在一个连续的内存块里，这会带来三个显著的好处：
- 更少的堆分配次数：从两次减少为一次。
- 更好的缓存局部性：对象和控制块在同一个内存块内，CPU缓存行可能同时命中两者。
- 更少的内存碎片：一次分配意味着一次释放，而不是在两个位置上各释放一次。
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// 推荐：单次分配
auto p1 = std::make_shared<Connection>("10.0.0.1:9090");
// 不推荐：两次分配，且不如 make_shared 异常安全
auto p2 = std::shared_ptr<Connection>(new Connection("10.0.0.1:9090"));
// 大小对比
std::cout << "sizeof(shared_ptr): " << sizeof(p1) << "\n"; // 16 (64-bit)
std::cout << "sizeof(unique_ptr): " << sizeof(std::unique_ptr<Connection>) << "\n"; // 8
引用计数的原子操作和线程安全
shared_ptr 的引用计数使用原子操作来保证线程安全。这意味着在多线程环境下，您可以安全地拷贝和销毁 shared_ptr 本身（引用计数的增减是原子的），但被管理对象的访问并不受保护——如果您有多个线程同时读写对象本身，仍然需要自行加锁。
Aliasing Constructor(别名构造函数)
shared_ptr 有一个非常强大但不太为人知的构造函数，叫做 aliasing constructor。它的签名是：
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template <typename U>
shared_ptr(const shared_ptr<U>& r, T* ptr) noexcept;
这个构造函数会创建一个新的shared_ptr，它共享r的所有权，但get()返回的是ptr而不是r.get()。它让您持有同一个对象的”一部分”，而不需要单独管理那部分的生命周期。
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shared_ptr<T> (新) shared_ptr<U> r (已有)
┌──────────────┐ ┌──────────────┐
│ T* ptr ──────┼──┐ │ U* ptr ──────┼──→ 真实对象
│ cb ──────────┼──┼────────────→│ cb ──────────┼──→ ControlBlock
└──────────────┘ │ └──────────────┘
│
↓
ptr 指向的对象
（真实对象的一部分）
最常见的用途是访问对象的成员：
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struct Config {
std::string host;
int port;
std::string db_name;
};
auto config = std::make_shared<Config>();
// 获取一个指向 config->host 的 shared_ptr
// 它共享 config 的引用计数——只要有人持有 host_ptr，config 就不会被销毁
std::shared_ptr<std::string> host_ptr(config, &config->host);
// 在另一个组件中使用 host_ptr，不需要知道 Config 的存在
void connect(const std::shared_ptr<std::string>& host) {
std::cout << "Connecting to " << *host << "\n";
}
这个特性在实现”指向容器元素的智能指针”时特别有用——比如您想返回一个指向 vector 中某个元素的 shared_ptr，但又不想让调用者持有整个 vector 的 shared_ptr。通过 aliasing constructor，您可以返回一个只暴露元素类型的 shared_ptr，而底层仍然由容器的 shared_ptr 管理生命周期。
enable_shared_from_this
有时候，对象的成员函数需要返回一个指向自身的 shared_ptr。最直觉的写法 shared_ptr(this) 是致命错误——它会创建一个新的控制块，导致对象被 delete 两次。正确的做法是继承 std::enable_shared_from_this 并调用 shared_from_this()：
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class Widget : public std::enable_shared_from_this<Widget> {
public:
std::shared_ptr<Widget> getSelf() {
return shared_from_this(); // 正确
}
};
shared_ptr(this)之所以致命，是因为它不知道对象已经有一个 ControlBlock，于是新建了第二个，导致同一对象被两套引用计数系统各自销毁一次。
enable_shared_from_this的解法是：让对象在第一次被shared_ptr接管时，把那个 ControlBlock 记在自己身上（weak_this）。之后成员函数通过shared_from_this()就能取出同一个 ControlBlock，生成共享所有权的shared_ptr，而不会新建 ControlBlock，也就不会 double free。
前提是：对象必须已经被
shared_ptr接管，否则weak_this为空，shared_from_this()会抛std::bad_weak_ptr。