C++智能指针make_shared比直接new+shared_ptr好在哪

C++11 引入了智能指针来管理动态内存，std::shared_ptr 是最常用的一种。但在创建 std::shared_ptr 时，直接使用 new 和使用 std::make_shared 存在显著差异。以下是详细的对比分析与实操指南。

1. 分析内存分配次数

直接使用 new 配合 shared_ptr 构造函数，会导致内存分配两次。而使用 make_shared 仅分配一次。

理解 new + shared_ptr 的行为：

当执行 std::shared_ptr<T> p(new T) 时：

1. 执行 new T：在堆上分配一块内存用于存放对象 T。
2. 执行 shared_ptr 构造函数：在堆上分配第二块内存（控制块），用于存放引用计数、删除器等管理信息。

理解 make_shared 的行为：

当执行 auto p = std::make_shared<T>() 时：

1. 执行 make_shared：编译器申请一块连续的内存，同时容纳对象 T 和控制块。

使用 Mermaid 流程图对比两种方式的内存布局差异：

结论：减少内存分配次数能降低 CPU 开销，并减少内存碎片，提高缓存命中率。

2. 检查异常安全性

在函数参数传递时，使用 new 可能会导致内存泄漏。

分析 潜在的泄漏场景：

假设有一个函数接收两个参数，一个是 shared_ptr，另一个是复杂的对象。

void process(std::shared_ptr<Resource> res, AnotherObject obj);

如果这样调用：

// 危险写法
process(std::shared_ptr<Resource>(new Resource()), createAnotherObject());

C++ 标准不限制参数的求值顺序。编译器可能按照以下步骤执行：

1. 执行 new Resource()（对象创建成功）。
2. 调用 createAnotherObject()（假设该函数抛出异常）。
3. 异常抛出，程序跳转到异常处理，shared_ptr 构造函数尚未执行，导致第一步创建的 Resource 内存泄漏。

使用 make_shared 解决问题：

// 安全写法
process(std::make_shared<Resource>(), createAnotherObject());

由于 make_shared 是一个函数调用，资源创建和控制块构造在函数内部完成，要么全成，要么全不成。即使 createAnotherObject() 抛出异常，make_shared 内部已创建的智能指针会自动负责销毁资源。

3. 对比代码性能与可读性

通过表格直接查看两种方式在关键维度上的差异。

优化 代码书写：

直接写 new 必须重复类型名，容易笔误且冗余：

std::shared_ptr<MyComplexClass> ptr(new MyComplexClass(arg1, arg2));

使用 make_shared 配合 auto：

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

4. 注意使用限制与特殊情况

尽管 make_shared 通常是首选，但在一种特殊情况下需要使用 new：当对象非常大，且使用了 std::weak_ptr 时。

理解 内存释放机制：

• new 方式：当 shared_ptr 引用计数归零，对象内存立即释放。控制块内存需等到所有 weak_ptr 引用归零才释放。
• make_shared 方式：对象和控制块在同一块内存。只有当 shared_ptr 和 weak_ptr 引用都归零时，这块内存才会被释放。

场景：如果有一个占用 1GB 内存的对象，且有一个 weak_ptr 长期存活（例如用于缓存检查），即使用户不再使用该对象，这 1GB 内存也会一直占用，直到 weak_ptr 到期。

操作 解决步骤：

1. 判断 对象内存占用是否极大。
2. 检查 是否存在生命周期可能很长的 weak_ptr。
3. 如果满足上述两点，使用 new + shared_ptr 来确保大对象内存能及时释放。