引用计数通过共享资源关联计数实现高效内存管理，如std::shared_ptr；手动实现需管理指针与计数，注意线程安全与释放；标准库智能指针自动处理，避免循环引用用weak_ptr。
在C++中，内存共享与引用计数是实现资源高效管理的重要手段，尤其适用于多个对象共享同一块数据的场景，比如智能指针、字符串、图像数据等。通过引用计数，可以避免重复拷贝带来的性能损耗，同时确保资源在不再被使用时安全释放。
引用计数的基本原理
引用计数是一种简单的垃圾回收机制：每个共享资源关联一个计数器，记录当前有多少对象正在使用它。每当有新对象指向该资源，计数加一；当对象析构或解除引用，计数减一；当计数归零，说明资源无引用，可安全释放。
关键点：
- 计数器通常与共享数据一同分配在堆上
- 所有共享者持有指向数据和计数器的指针
- 增减引用需保证线程安全（在多线程环境下）
手动实现共享内存与引用计数
可以封装一个简单的共享数据结构：
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struct SharedData {
int* data;
int ref_count;
SharedData(int value) : data(new int(value)), ref_count(1) {}
~SharedData() { delete data; }};
class SharedInt {
private:
SharedData* ptr;
public:
SharedInt(int value) : ptr(new SharedData(value)) {}
SharedInt(const SharedInt& other) : ptr(other.ptr) {
++ptr->ref_count;
}
SharedInt& operator=(const SharedInt& other) {
if (ptr != other.ptr) {
release();
ptr = other.ptr;
++ptr->ref_count;
}
return *this;
}
~SharedInt() {
release();
}
int get() const { return *ptr->data; }
void set(int value) { *ptr->data = value; }private:
void release() {
--ptr->ref_count;
if (ptr->ref_count == 0) {
delete ptr;
}
}
};
这个例子展示了如何通过构造、拷贝、赋值和析构管理引用计数。注意赋值操作中需防止自赋值，并在旧资源无引用时释放。
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使用标准库智能指针进行内存共享
C++标准库提供了 std::shared_ptr，基于引用计数实现自动内存管理，是推荐的现代C++做法。
用法示例：
#include#include std::shared_ptr
p1 = std::make_shared (42); std::shared_ptr p2 = p1; // 引用计数变为2 std::cout << "value: " << *p1 << ", ref_count: " << p1.use_count() << "\n";
{ std::shared_ptr
p3 = p1; // 计数变为3 } // p3析构，计数减为2 // p1, p2 仍有效 p2 = 100; std::cout << "new value: " << p1 << "\n"; // 离开作用域后，计数归零，内存自动释放
std::shared_ptr 自动处理线程安全的引用计数（控制块的引用计数操作是原子的），但所指向对象的访问仍需额外同步。
注意事项与陷阱
引用计数虽方便，但也有局限：
- 循环引用：两个 shared_ptr 互相持有，导致内存泄漏。可用 std::weak_ptr 打破循环
- 性能开销：原子操作增减计数在高频场景可能成为瓶颈
- 控制块与对象分离：make_shared 可减少内存分配次数，提升效率
基本上就这些。手动实现有助于理解机制，但实际开发中优先使用 std::shared_ptr 和 std::weak_ptr，它们更安全、高效，也符合现代C++规范。
