面试题：C++ 中为什么要引入 make_shared？它有什么优点？

std::make_shared 是 C++11 引入的一个工具函数，用于创建并返回一个 std::shared_ptr，它封装了动态内存分配和 std::shared_ptr 的构造过程。

引入 std::make_shared 的主要目的是为了提高代码的安全性、性能和可读性。

为什么要引入 `std::make_shared`？

在 C++11 之前，创建 std::shared_ptr 通常需要显式地使用 new 分配内存，然后将指针传递给 std::shared_ptr 的构造函数。这种方式存在一些问题：

代码冗余：需要显式地使用 new 和 std::shared_ptr，代码不够简洁。
潜在的内存泄漏风险：如果在 new 和 std::shared_ptr 构造之间发生异常，可能会导致内存泄漏。
性能开销：std::shared_ptr 需要维护一个控制块（用于引用计数等），如果单独使用 new 和 std::shared_ptr，会导致两次内存分配（一次是对象本身，一次是控制块）。

std::make_shared 的引入解决了这些问题。

`std::make_shared` 的优点

代码简洁性：
- std::make_shared 将内存分配和 std::shared_ptr 的构造合并为一个步骤，代码更简洁。
异常安全：
- 使用 new 的方式可能在分配内存和构造 std::shared_ptr 之间发生异常，导致内存泄漏。
- std::make_shared 是原子操作，避免了这种风险。
性能优化：
- std::make_shared 通常会一次性分配内存，既存储对象又存储控制块，减少了内存分配的次数。
- 单独使用 new 和 std::shared_ptr 会导致两次内存分配（对象和控制块），而 std::make_shared 只需要一次。
减少内存碎片：
- 由于 std::make_shared 将对象和控制块分配在连续的内存区域，可以减少内存碎片。

使用示例

#include <iostream>
#include <memory>

class MyClass {
public:
    MyClass(int value) : value_(value) {
        std::cout << "MyClass constructed with value: " << value_ << std::endl;
    }
    ~MyClass() {
        std::cout << "MyClass destroyed with value: " << value_ << std::endl;
    }
private:
    int value_;
};

int main() {
    // 使用 make_shared 创建 shared_ptr
    auto ptr = std::make_shared<MyClass>(42);
    std::cout << "Use count: " << ptr.use_count() << std::endl;
    return 0;
}

输出：

MyClass constructed with value: 42
Use count: 1
MyClass destroyed with value: 42

注意事项

不支持自定义删除器：
- std::make_shared 不支持自定义删除器。如果需要自定义删除器，必须直接使用 std::shared_ptr 的构造函数。
对象和控制块的生命周期绑定：
- std::make_shared 将对象和控制块分配在连续的内存区域，因此即使对象的引用计数归零，控制块的内存也不会立即释放，直到所有弱引用（std::weak_ptr）也被释放。
不适合用于大对象：
- 如果对象非常大，且需要提前释放内存，使用 std::make_shared 可能会导致内存占用时间过长。

总结

std::make_shared 的主要优点是代码简洁、异常安全和性能优化。
它通过一次性分配内存（对象和控制块）减少了内存分配次数和内存碎片。
适用于大多数需要 std::shared_ptr 的场景，但在需要自定义删除器或特殊内存管理时，可能需要直接使用 std::shared_ptr 的构造函数。

这个问题考察的是对 C++ 智能指针和内存管理的理解，尤其是 std::make_shared 的设计初衷和优势。

THE END