Из каких компонентов состоит shared_ptr?

shared_ptr состоит из двух основных компонентов:

1. Указатель на управляемый ресурс: Сырой указатель на объект, которым shared_ptr управляет.

2. Указатель на управляющий блок (Control Block): Объект, содержащий метаинформацию об управляемом ресурсе. Этот блок динамически выделяется при создании первого shared_ptr или weak_ptr, указывающего на ресурс.

Управляющий блок typically содержит:

• Счетчик сильных ссылок (Strong Reference Count): Количество shared_ptr экземпляров, указывающих на ресурс. Когда этот счетчик достигает нуля, ресурс удаляется.
• Счетчик слабых ссылок (Weak Reference Count): Количество weak_ptr экземпляров, указывающих на ресурс. Ресурс удаляется только когда счетчик сильных ссылок становится нулем, независимо от значения этого счетчика. Однако, управляющий блок удаляется только когда оба счетчика становятся нулем.
• Информация о деаллокаторе (Deleter): Необязательный пользовательский функтор или функция для удаления ресурса. Если не задан, используется delete.
• Информация о аллокаторе (Allocator): Необязательный аллокатор для выделения ресурсов и управляющего блока.

Пример создания shared_ptr и его компонентов на уровне концепции:

// Предположим, есть класс MyClass
class MyClass {
public:
    MyClass() { std::cout << "MyClass created\n"; }
    ~MyClass() { std::cout << "MyClass destroyed\n"; }
};

// Создание shared_ptr:
// Выделение MyClass объекта
// Выделение управляющего блока
// Установка указателя на MyClass в shared_ptr
// Установка указателя на управляющий блок в shared_ptr
// Инициализация счетчиков (сильных = 1, слабых = 0) в управляющем блоке
std::shared_ptr<MyClass> ptr1 = std::make_shared<MyClass>();

// При создании копии shared_ptr:
// ptr2 указывает на тот же MyClass объект
// ptr2 указывает на тот же управляющий блок
// Увеличение счетчика сильных ссылок в управляющем блоке (теперь 2)
std::shared_ptr<MyClass> ptr2 = ptr1;

// При уничтожении одного shared_ptr (например, ptr1 выходит из области видимости):
// Уменьшение счетчика сильных ссылок в управляющем блоке (теперь 1)
// Ресурс НЕ удаляется, так как счетчик сильных ссылок > 0

// При уничтожении последнего shared_ptr (ptr2 выходит из области видимости):
// Уменьшение счетчика сильных ссылок в управляющем блоке (теперь 0)
// Счетчик сильных ссылок = 0, происходит удаление MyClass объекта
// Уменьшение счетчика слабых ссылок в управляющем блоке (здесь 0)
// Оба счетчика = 0, происходит удаление управляющего блока

Визуальное представление:

• shared_ptr |-> [ Свои данные (Указатель на ресурс, Указатель на управляющий блок) ]
  • [ Указатель на ресурс ] -> [ Объект типа T ]
  • [ Указатель на управляющий блок ] -> [ Объект управляющего блока (Счетчики, Deleter, Allocator) ]