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C++11智能指针的性能评估

2023-06-28 08:19:20 深夜i -- --

C++11 智能指针性能评估

C++11智能指针是一种方便的内存管理方式，可以在不需要手动释放内存的情况下，更好地控制内存分配和释放。但是，在使用智能指针的过程中，我们需要考虑其对程序性能的影响。

智能指针主要有shared_ptr和unique_ptr两种类型。其中，shared_ptr采用引用计数的方式实现内存的自动管理，而unique_ptr则采用独占式所有权的方式。从理论上讲，shared_ptr的性能会略微低于unique_ptr，这是因为shared_ptr需要维护引用计数，而unique_ptr则不需要。

为了评估智能指针的实际性能表现，我们编写了如下的基准测试代码：


#include <iostream>
#include <chrono>
#include <memory>
int main()
{
  const int count = 10000000;
  // 测试unique_ptr
  auto start_time = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  for (int i = 0; i < count; ++i)
  {
    std::unique_ptr<int> up(new int(i));
  }
  auto end_time = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  auto time_cost = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end_time - start_time).count();
  std::cout << "unique_ptr: " << time_cost << " ms" << std::endl;
  // 测试shared_ptr
  start_time = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  for (int i = 0; i < count; ++i)
  {
    std::shared_ptr<int> sp(new int(i));
  }
  end_time = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  time_cost = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end_time - start_time).count();
  std::cout << "shared_ptr: " << time_cost << " ms" << std::endl;
}

该代码对unique_ptr和shared_ptr分别进行了一千万次的内存分配，并测量了每种方式所需的时间。测试结果如下：

unique_ptr: 229 ms shared_ptr: 735 ms

从测试结果可以看出，unique_ptr的性能明显优于shared_ptr。在实际应用中，我们应该根据具体情况选择适合的内存管理方式。如果我们需要在不同的代码块中共享同一块内存，那么应该使用shared_ptr；如果只需在一个固定的代码块中管理内存，那么应该使用unique_ptr。

此外，我们还应该注意到，在C++17中，引入了一种新的智能指针类型--`std::weak_ptr`。该类型可以用于解决`std::shared_ptr`存在的循环引用问题，但是相比前两种类型，其性能略低。

总的来说，智能指针是一种十分方便的内存管理方式，可以避免很多常见的内存管理问题。但是，在使用时，我们应该注意其对程序性能的影响，并选择适合的内存管理方式。

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