优化替换共享指针内容时对分配器的调用

Question

考虑这个程序：

#include <memory>
struct T {
T() {}
};
void do_something(std::shared_ptr<T> ptr) {
// Do something with ptr; might or might not leave
// other copies of ptr in other variables of the
// program
}
int main() {
std::shared_ptr<T> ptr = std::make_shared();
do_something(ptr);
// ptr might or might not be the only owner
ptr = std::make_shared();
return 0;
}

当make_shared第二次执行时，ptr可能有也可能有其他共享所有者，具体取决于do_something中运行时发生的情况。如果没有其他对象，当或多或少同时分配和构造同一时间的新对象时，ptr将销毁并解除分配其先前拥有的对象。有没有办法避免分配和解除分配，并使用相同的区域来构造新对象？(这里的目标是优化对分配器的两个调用)

当然，我接受新的T对象将在旧对象被破坏后构造，而在上面的代码中则相反。所以我想要像ptr.replace<U>(args)这样的东西，它执行以下操作：它减少了ptr的引用计数;如果计数变为零，则没有其他弱引用，并且U是ptr内容派生最多的类型，它会破坏拥有的对象，并使用args在同一内存区域中的参数构造一个新对象，从而避免调用内存分配器。否则它的行为就像ptr = std::make_shared<U>(args).

是否可以使用当前标准库执行此优化？

Answer 1

没有计算共享对象weak_ptr数的机制。只能查询强计数(通过shared_ptr::use_count)。请注意，在多线程环境中，这允许是近似计数(即使用memory_order_relaxed负载)。

您确定这是性能瓶颈吗？

Answer 2

考虑allocate_shared。它使用分配器创建shared_ptr。可以将释放shared_ptr的控制块缓存在分配器中，并立即在下一次allocate_shared调用中重用它，从而保存删除和新建。

我怀疑这会有很大的不同。在多线程应用程序中，此分配器可以快速且正确。