std::shared_ptr(C++11)

namespace std {
  template <class T>
  class shared_ptr;
}

概要

shared_ptrは、指定されたリソースへの所有権(ownership)を共有(share)するスマートポインタである。

複数のshared_ptrオブジェクトが同じリソースを共有し、所有者が0人、つまりどのshared_ptrオブジェクトからもリソースが参照されなくなると、リソースが自動的に解放される。

参照カウント

shared_ptrは「参照カウント(reference count)」によって実装される。

shared_ptrオブジェクトのコピー構築、コピー代入が行われるとカウントが1増える。デストラクタが実行されるとカウントが1減る。そしてカウントが0になると、自動的に「delete p;」が実行され、リソースが解放される。

スレッド安全性

shared_ptrの参照カウンタはスレッドセーフである。つまり、スレッドを跨いでshared_ptrをコピーし、リソースを共有することが安全にできる。

非スレッドセーフに参照カウントを増減させる方法はない。シングルスレッドでのパフォーマンスが重要で、スレッドセーフであることによるオーバーヘッドが問題になる場合、ムーブを活用すればパフォーマンスを改善できる。

メンバ関数

メンバ型

非メンバ関数

アトミックアクセス(非メンバ関数)

ハッシュサポート

推論補助

例

shared_ptrの基本的な使い方

#include <iostream>
#include <memory>

int main()
{
  // newしたポインタをshared_ptrオブジェクトに管理させる
  // 所有者は1人。
  std::shared_ptr<int> p1(new int(3));

  {
    // shared_ptrオブジェクトをコピーすることで、
    // 複数のオブジェクトが一つのリソースを共有できる。
    // 所有者が2人になる。
    std::shared_ptr<int> p2 = p1;

    // 共有しているリソースにアクセスする
    std::cout << *p2 << std::endl;
  } // p2のデストラクタが実行される。
    // リソースの所有者が1人になる。
    // ここではまだ、リソースは解放されない。

  std::cout << *p1 << std::endl;
} // p1のデストラクタが実行される。
  // リソースの所有者が0人になる。
  // 誰もリソースを参照しなくなったので、リソースが解放される。

出力

3
3

shared_ptr<void>に、あらゆる型のポインタを格納する

voidをテンプレート引数とするshared_ptrに対してどんな型のポインタを代入したとしても、代入した型のデストラクタは、正しく実行される。通常、void*に型変換して代入されたポインタは、delete演算子を呼んだとしても元の型のデストラクタは呼び出されない。しかしshared_ptrの場合は、代入されたポインタの型が持つデストラクタが正しく実行されることが保証される。保証の文面はデストラクタのページを参照。

#include <iostream>
#include <memory>

struct X {
  ~X()
  {
    std::cout << "X dtor" << std::endl;
  }
};

struct Y {
  ~Y()
  {
    std::cout << "Y dtor" << std::endl;
  }
};

int main()
{
  std::shared_ptr<void> p(new X());

  std::cout << 0 << std::endl;

  p.reset(new Y()); // Xが破棄される

  std::cout << 1 << std::endl;
} // Yが破棄される

出力

0
X dtor
1
Y dtor

バージョン

言語

• C++11

処理系

• Clang: 3.0 ✅
• GCC: 4.3.6 ✅
• ICC: ??
• Visual C++: 2008 (TR1) ✅, 2010 ✅, 2012 ✅, 2013 ✅

関連項目

• std::enable_shared_from_this
  • thisポインタをshared_ptrとして使用する場合は、この機能を使用する
• std::unique_ptr
  • 所有権を共有する必要がない場合は、この機能を使用する

参照

• 動的削除子 (dynamic deleter) - 意外と知られていない？ boost::shared_ptr の側面
• P0163R0 shared_ptr::weak_type
• P0414R1 Merging shared_ptr changes from Library Fundamentals to C++17
• P0619R4 Reviewing deprecated facilities of C++17 for C++20