将 shared_ptr 与托管语言参考进行比较答案

【问题标题】：Comparing shared_ptr to managed language references将 shared_ptr 与托管语言参考进行比较
【发布时间】：2011-06-02 00:47:31
【问题描述】：

谁能向 C++ 程序员解释 Java（以及 C#）引用和 shared_ptr（来自 Boost 或来自 C++0x）之间的最重要区别。

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 相互保存指针）。在 Java 中可以循环吗？ 3) 还有什么？

谢谢。

【问题讨论】：

标签： c# java c++

【解决方案1】：

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

【讨论】：

【解决方案2】：

不会释放带有 C++ 引用计数指针的循环引用。您可以使用弱指针来解决此问题。 Java 或 C# 中的循环引用可能会在垃圾收集器喜欢时被释放。

当 C++ 引用计数指针中的计数降至零时，将调用析构函数。当一个 Java 对象不再可访问时，它的终结器可能不会立即或永远不会被调用。因此，对于需要显式处理外部资源的对象，需要某种形式的显式调用。

【讨论】：

【解决方案3】：

首先，Java/C# 只有指针，没有引用，尽管它们是这样称呼的。引用是一个独特的 C++ 特性。 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，shared_ptr 在计数变为零时提供共享和确定性销毁。因此，shared_ptr 可用于自动管理任何资源，而不仅仅是内存分配。在某种意义上（就像任何 RAII 设计一样），它将指针语义转化为更强大的值语义。

【讨论】：

“指针”和“引用”之间的 C++ 区别是该语言特有的。 C#/Java 引用介于两者之间，因为您不能对它们进行指针运算。
@larsmans，问题是 Java 从语义上讲，不仅有指针，而且只有指针。它缺少保证引用永远不会为空的引用机制。但它确实没有指针运算，表面的句法符号也不是通常的指针符号。
但是您所说的具有误导性，因为它假定 C++ 定义了“引用”是什么。 Java 有引用，因为它们被称为引用。它们只是不像 C++ 引用。
问题是两种不同的语言对同一个词有不同的含义。它的含义特定于语言的上下文（不幸的是，初级开发人员不明白这一点，并认为当他们切换语言时，同一个词意味着同样的事情）。我认为 Gene 走在正确的轨道上，他只需要稍微改一下答案。看看 local 在不同语言中的含义（C/C++/Java/C# 中的局部变量与 perl 的切换相对相似，而 local 在这种情况下具有全新的含义）。

【解决方案4】：

主要区别在于，当共享指针的使用计数变为零时，它指向的对象立即被销毁（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，拥有两个包含相互引用的成员字段的对象是很常见的，从而创建了一个循环。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其汽车。

【讨论】：

在 C# 和 Java 中没有“正常”的析构函数，它们只有终结器，这在这些语言中被认为是错误的。析构函数和垃圾收集是不一致的。 GC 基本上意味着：没有破坏，或者无限的对象生命周期。
析构函数的概念（如在函数中被调用）和对象的销毁（如其释放）之间存在差异。我知道这经常会让人感到困惑，因为这两个事件都使用相同的术语，所以也许对象释放会是一个更好的选择词来引用后面的事件。
破坏不是解除分配，它们是非常不同的概念，不应该互换使用。

【解决方案5】：

性能：shared_ptr 性能相当不错，但根据我的经验，它的效率略低于显式内存管理，主要是因为它是引用计数的，而且引用计数也必须分配。它的性能有多好取决于很多因素，它与 Java/C# 垃圾收集器相比的好坏只能根据每个用例来确定（取决于其他因素中的语言实现）。

骑自行车只能使用weak_ptr，不能使用两个shared_ptrs。 Java 允许毫不费力地骑自行车；它的垃圾收集器将break the cycles。我的猜测是 C# 也是如此。

其他任何东西：shared_ptr 指向的对象在最后一次引用超出范围后立即被销毁。立即调用析构函数。在 Java 中，可能不会立即调用终结器。我不知道 C# 在这一点上的表现如何。

【讨论】：

注意性能，如果使用make_shared (boost.org/doc/libs/release/libs/smart_ptr/make_shared.html)，那么引用计数和被引用对象都分配在一个块中。
可以说，shared_ptr 对性能的最大影响是引用计数器的联锁递增/递减
@sbk：你为什么认为这会影响性能。它通常被实现为单个汇编指令（无需锁定支持它的硬件）。
@LokiAstari 在我使用的应用程序中（shared_ptrs 很重），联锁 inc/dec 占总时间的 14%。
@larsmans ：在 C# 中，对象也不会立即销毁。但是您可以使用using 强制执行此操作。