C++11智能指针

今晚跟同学谈了一下智能指针，突然想要看一下C++11的智能指针的实现，因此下了这篇博文。

以下代码出自于VS2012 <memory>

 template<class _Ty>
     class shared_ptr
         : public _Ptr_base<_Ty>
     {    // class for reference counted resource management
 public:
     typedef shared_ptr<_Ty> _Myt;
     typedef _Ptr_base<_Ty> _Mybase;

     shared_ptr() _NOEXCEPT
         {    // construct empty shared_ptr object
         }

     template<class _Ux>
         explicit shared_ptr(_Ux *_Px)
         {    // construct shared_ptr object that owns _Px
         _Resetp(_Px);
         }

     template<class _Ux,
         class _Dx>
         shared_ptr(_Ux *_Px, _Dx _Dt)
         {    // construct with _Px, deleter
         _Resetp(_Px, _Dt);
         }

 //#if _HAS_CPP0X

     shared_ptr(nullptr_t)
         {    // construct with nullptr
         _Resetp((_Ty *));
         }

     template<class _Dx>
         shared_ptr(nullptr_t, _Dx _Dt)
         {    // construct with nullptr, deleter
         _Resetp((_Ty *), _Dt);
         }

     template<class _Dx,
         class _Alloc>
         shared_ptr(nullptr_t, _Dx _Dt, _Alloc _Ax)
         {    // construct with nullptr, deleter, allocator
         _Resetp((_Ty *), _Dt, _Ax);
         }

     template<class _Ux,
         class _Dx,
         class _Alloc>
         shared_ptr(_Ux *_Px, _Dx _Dt, _Alloc _Ax)
         {    // construct with _Px, deleter, allocator
         _Resetp(_Px, _Dt, _Ax);
         }
 //#endif /* _HAS_CPP0X */

  #if _HAS_CPP0X
     template<class _Ty2>
         shared_ptr(const shared_ptr<_Ty2>& _Right, _Ty *_Px) _NOEXCEPT
         {    // construct shared_ptr object that aliases _Right
         this->_Reset(_Px, _Right);
         }
  #endif /* _HAS_CPP0X */

     shared_ptr(const _Myt& _Other) _NOEXCEPT
         {    // construct shared_ptr object that owns same resource as _Other
         this->_Reset(_Other);
         }

     template<class _Ty2>
         shared_ptr(const shared_ptr<_Ty2>& _Other,
             typename enable_if<is_convertible<_Ty2 *, _Ty *>::value,
                 void>::type ** = ) _NOEXCEPT
         {    // construct shared_ptr object that owns same resource as _Other
         this->_Reset(_Other);
         }

     template<class _Ty2>
         explicit shared_ptr(const weak_ptr<_Ty2>& _Other,
             bool _Throw = true)
         {    // construct shared_ptr object that owns resource *_Other
         this->_Reset(_Other, _Throw);
         }

     template<class _Ty2>
         shared_ptr(auto_ptr<_Ty2>&& _Other)
         {    // construct shared_ptr object that owns *_Other.get()
         this->_Reset(_STD move(_Other));
         }

     template<class _Ty2>
         shared_ptr(const shared_ptr<_Ty2>& _Other, const _Static_tag& _Tag)
         {    // construct shared_ptr object for static_pointer_cast
         this->_Reset(_Other, _Tag);
         }

     template<class _Ty2>
         shared_ptr(const shared_ptr<_Ty2>& _Other, const _Const_tag& _Tag)
         {    // construct shared_ptr object for const_pointer_cast
         this->_Reset(_Other, _Tag);
         }

     template<class _Ty2>
         shared_ptr(const shared_ptr<_Ty2>& _Other, const _Dynamic_tag& _Tag)
         {    // construct shared_ptr object for dynamic_pointer_cast
         this->_Reset(_Other, _Tag);
         }

     shared_ptr(_Myt&& _Right) _NOEXCEPT
         : _Mybase(_STD forward<_Myt>(_Right))
         {    // construct shared_ptr object that takes resource from _Right
         }

     template<class _Ty2>
         shared_ptr(shared_ptr<_Ty2>&& _Right,
             typename enable_if<is_convertible<_Ty2 *, _Ty *>::value,
                 void>::type ** = ) _NOEXCEPT
         : _Mybase(_STD forward<shared_ptr<_Ty2> >(_Right))
         {    // construct shared_ptr object that takes resource from _Right
         }

  #if _HAS_CPP0X
     template<class _Ux,
         class _Dx>
         shared_ptr(unique_ptr<_Ux, _Dx>&& _Right)
         {    // construct from unique_ptr
         _Resetp(_Right.release(), _Right.get_deleter());
         }

     template<class _Ux,
         class _Dx>
         _Myt& operator=(unique_ptr<_Ux, _Dx>&& _Right)
         {    // move from unique_ptr
         shared_ptr(_STD move(_Right)).swap(*this);
         return (*this);
         }
  #endif /* _HAS_CPP0X */

     _Myt& operator=(_Myt&& _Right) _NOEXCEPT
         {    // construct shared_ptr object that takes resource from _Right
         shared_ptr(_STD move(_Right)).swap(*this);
         return (*this);
         }

     template<class _Ty2>
         _Myt& operator=(shared_ptr<_Ty2>&& _Right) _NOEXCEPT
         {    // construct shared_ptr object that takes resource from _Right
         shared_ptr(_STD move(_Right)).swap(*this);
         return (*this);
         }

     ~shared_ptr() _NOEXCEPT
         {    // release resource
         this->_Decref();
         }

     _Myt& operator=(const _Myt& _Right) _NOEXCEPT
         {    // assign shared ownership of resource owned by _Right
         shared_ptr(_Right).swap(*this);
         return (*this);
         }

     template<class _Ty2>
         _Myt& operator=(const shared_ptr<_Ty2>& _Right) _NOEXCEPT
         {    // assign shared ownership of resource owned by _Right
         shared_ptr(_Right).swap(*this);
         return (*this);
         }

     template<class _Ty2>
         _Myt& operator=(auto_ptr<_Ty2>&& _Right)
         {    // assign ownership of resource pointed to by _Right
         shared_ptr(_STD move(_Right)).swap(*this);
         return (*this);
         }

     void reset() _NOEXCEPT
         {    // release resource and convert to empty shared_ptr object
         shared_ptr().swap(*this);
         }

     template<class _Ux>
         void reset(_Ux *_Px)
         {    // release, take ownership of _Px
         shared_ptr(_Px).swap(*this);
         }

     template<class _Ux,
         class _Dx>
         void reset(_Ux *_Px, _Dx _Dt)
         {    // release, take ownership of _Px, with deleter _Dt
         shared_ptr(_Px, _Dt).swap(*this);
         }

 //#if _HAS_CPP0X
     template<class _Ux,
         class _Dx,
         class _Alloc>
         void reset(_Ux *_Px, _Dx _Dt, _Alloc _Ax)
         {    // release, take ownership of _Px, with deleter _Dt, allocator _Ax
         shared_ptr(_Px, _Dt, _Ax).swap(*this);
         }
 //#endif /* _HAS_CPP0X */

     void swap(_Myt& _Other) _NOEXCEPT
         {    // swap pointers
         this->_Swap(_Other);
         }

     _Ty *get() const _NOEXCEPT
         {    // return pointer to resource
         return (this->_Get());
         }

     typename add_reference<_Ty>::type operator*() const _NOEXCEPT
         {    // return reference to resource
         return (*this->_Get());
         }

     _Ty *operator->() const _NOEXCEPT
         {    // return pointer to resource
         return (this->_Get());
         }

     bool unique() const _NOEXCEPT
         {    // return true if no other shared_ptr object owns this resource
         return (this->use_count() == );
         }

     _TYPEDEF_BOOL_TYPE;

     _OPERATOR_BOOL() const _NOEXCEPT
         {    // test if shared_ptr object owns no resource
         return (this->_Get() !=  ? _CONVERTIBLE_TO_TRUE : );
         }

 private:
     template<class _Ux>
         void _Resetp(_Ux *_Px)
         {    // release, take ownership of _Px
         _TRY_BEGIN    // allocate control block and reset
         _Resetp0(_Px, new _Ref_count<_Ux>(_Px));
         _CATCH_ALL    // allocation failed, delete resource
         delete _Px;
         _RERAISE;
         _CATCH_END
         }

     template<class _Ux,
         class _Dx>
         void _Resetp(_Ux *_Px, _Dx _Dt)
         {    // release, take ownership of _Px, deleter _Dt
         _TRY_BEGIN    // allocate control block and reset
         _Resetp0(_Px, new _Ref_count_del<_Ux, _Dx>(_Px, _Dt));
         _CATCH_ALL    // allocation failed, delete resource
         _Dt(_Px);
         _RERAISE;
         _CATCH_END
         }

 //#if _HAS_CPP0X
     template<class _Ux,
         class _Dx,
         class _Alloc>
         void _Resetp(_Ux *_Px, _Dx _Dt, _Alloc _Ax)
         {    // release, take ownership of _Px, deleter _Dt, allocator _Ax
         typedef _Ref_count_del_alloc<_Ux, _Dx, _Alloc> _Refd;
         typename _Alloc::template rebind<_Refd>::other _Al = _Ax;

         _TRY_BEGIN    // allocate control block and reset
         _Refd *_Ptr = _Al.allocate();
         ::new (_Ptr) _Refd(_Px, _Dt, _Al);
         _Resetp0(_Px, _Ptr);
         _CATCH_ALL    // allocation failed, delete resource
         _Dt(_Px);
         _RERAISE;
         _CATCH_END
         }
 //#endif /* _HAS_CPP0X */

 public:
     template<class _Ux>
         void _Resetp0(_Ux *_Px, _Ref_count_base *_Rx)
         {    // release resource and take ownership of _Px
         this->_Reset0(_Px, _Rx);
         _Enable_shared(_Px, _Rx);
         }
     };

我们可以看到shared_ptr是继承于_Ptr_base的，（同时weak_ptr也继承与_Ptr_base)

那么我们先来看一下_Ptr_base里有什么东西

首先我们可以看到_Ptr_base里面有两个属性

private:
    _Ty *_Ptr;
    _Ref_count_base *_Rep;

从shared_ptr我们知道_Ptr_base是个模板，而_Ty是传到_Ptr_base里的模板参数，也就是指针的类型

所以我们知道 _Ptr 保存的值就是真正的指针

但是 _Ref_count_base *_Rep 是什么东西呢，很明显就是引用计数。为什么要用指针呢，因为拥有相同_Ptr值的智能指针要拥有同一个引用计数，因此 _Rep 必须为指针。我们把引用计数类_Ref_count_base 放到后面去讨论。

我们继续看一下shared_ptr的源码可以发现shared_ptr没有显式调用_Ptr_base的构造函数，这意味着shared_ptr只调用_Ptr_base的默认构造函数，但是

shared_ptr的构造函数里大量的调用了两个函数 _Resetp 和 _Reset。

------------------------------------------------------------ _Ptr_base的构造函数 -------------------------------------------------------------------

我们先看一下_Ptr_base的构造函数

_Ptr_base()
        : _Ptr(), _Rep()
        {    // construct
        }

    _Ptr_base(_Myt&& _Right)
        : _Ptr(), _Rep()
        {    // construct _Ptr_base object that takes resource from _Right
        _Assign_rv(_STD forward<_Myt>(_Right));
        }

    template<class _Ty2>
        _Ptr_base(_Ptr_base<_Ty2>&& _Right)
        : _Ptr(_Right._Ptr), _Rep(_Right._Rep)
        {    // construct _Ptr_base object that takes resource from _Right
        _Right._Ptr = ;
        _Right._Rep = ;
        }

_Ptr_base的默认构造函数是指针置位nullptr，这没什么好说的。剩下两个是转移构造函数，比较奇怪的是

template<class _Ty2>
        _Ptr_base(_Ptr_base<_Ty2>&& _Right)

接受以任意类型作为模板参数的_Ptr_base？不懂，估计与shared_ptr向上转型有关。

------------------------------------------------------------ _Ptr_base的_Resetp函数 -------------------------------------------------------------

然后我们看一下_Resetp函数

template<class _Ux>
        void _Resetp(_Ux *_Px)
        {    // release, take ownership of _Px
        _TRY_BEGIN    // allocate control block and reset
        _Resetp0(_Px, new _Ref_count<_Ux>(_Px));
        _CATCH_ALL    // allocation failed, delete resource
        delete _Px;
        _RERAISE;
        _CATCH_END
        }

    template<class _Ux,
        class _Dx>
        void _Resetp(_Ux *_Px, _Dx _Dt)
        {    // release, take ownership of _Px, deleter _Dt
        _TRY_BEGIN    // allocate control block and reset
        _Resetp0(_Px, new _Ref_count_del<_Ux, _Dx>(_Px, _Dt));
        _CATCH_ALL    // allocation failed, delete resource
        _Dt(_Px);
        _RERAISE;
        _CATCH_END
        }

//#if _HAS_CPP0X
    template<class _Ux,
        class _Dx,
        class _Alloc>
        void _Resetp(_Ux *_Px, _Dx _Dt, _Alloc _Ax)
        {    // release, take ownership of _Px, deleter _Dt, allocator _Ax
        typedef _Ref_count_del_alloc<_Ux, _Dx, _Alloc> _Refd;
        typename _Alloc::template rebind<_Refd>::other _Al = _Ax;

        _TRY_BEGIN    // allocate control block and reset
        _Refd *_Ptr = _Al.allocate();
        ::new (_Ptr) _Refd(_Px, _Dt, _Al);
        _Resetp0(_Px, _Ptr);
        _CATCH_ALL    // allocation failed, delete resource
        _Dt(_Px);
        _RERAISE;
        _CATCH_END
        }

_Resetp函数有三个重载，实际上就是 是否带析构器_Dx 和 是否带构造器_Alloc， 这两个参数都用于引用计数，我们继续留到后面讨论。

_Resetp函数的三个重载里又都调用了_Resetp0

template<class _Ux>
        void _Resetp0(_Ux *_Px, _Ref_count_base *_Rx)
        {    // release resource and take ownership of _Px
        this->_Reset0(_Px, _Rx);
        _Enable_shared(_Px, _Rx);
        }

这里又调用了父类_Ptr_base的_Reset0 和另一个函数_Enable_shared

先看一下_Reset0

void _Reset0(_Ty *_Other_ptr, _Ref_count_base *_Other_rep)
        {    // release resource and take new resource
        if (_Rep != )
            _Rep->_Decref();
        _Rep = _Other_rep;
        _Ptr = _Other_ptr;
        }

就是检查一下当前_Ptr_base引用计数指针是否为空，非空就释放一个引用计数，然后更新指针值和引用计数值

（为什么叫_Reset0？ 0表示最基本的Reset？）

再看一下_Enable_shared

template<class _Ty>
    inline void _Enable_shared(_Ty *_Ptr, _Ref_count_base *_Refptr,
        typename _Ty::_EStype * = )
    {    // reset internal weak pointer
    if (_Ptr)
        _Do_enable(_Ptr,
            (enable_shared_from_this<typename _Ty::_EStype>*)_Ptr, _Refptr);
    }

inline void _Enable_shared(const volatile void *, const volatile void *)
    {    // not derived from enable_shared_from_this; do nothing
    }

这里用了模板的最特化匹配

当_Ty有定义_EStype这个类型名的时候（也就是_Ty继承于enable_shared_from_this<_Ty>的时候）会调用第一个函数。

这里我简单描述一下_Do_enable的作用：

因为_Ty继承于enable_shared_from_this<typename _Ty::_EStype>（实际上_Ty::_EStype就是_Ty，有兴趣的朋友可以去看一下　enable_shared_from_this的源码），enable_shared_from_this<typename _Ty::_EStype>内部保存着一个weak_ptr<_Ty>的弱指针，而_Do_enable的作用就是更新一下这个弱指针的值（使用过shared_ptr的朋友都应该知道enable_shared_from_this是用于共享this指针，而这个共享this指针的操作就是通过这个weak_ptr达到的）。

------------------------------------------------------------ shared_ptr的构造函数 -------------------------------------------------------------

接着我们看一下shared_ptr的调用了_reset的构造函数

 shared_ptr(const _Myt& _Other) _NOEXCEPT
         {    // construct shared_ptr object that owns same resource as _Other
         this->_Reset(_Other);
         }

     template<class _Ty2>
         shared_ptr(const shared_ptr<_Ty2>& _Other,
             typename enable_if<is_convertible<_Ty2 *, _Ty *>::value,
                 void>::type ** = ) _NOEXCEPT
         {    // construct shared_ptr object that owns same resource as _Other
         this->_Reset(_Other);
         }

     template<class _Ty2>
         explicit shared_ptr(const weak_ptr<_Ty2>& _Other,
             bool _Throw = true)
         {    // construct shared_ptr object that owns resource *_Other
         this->_Reset(_Other, _Throw);
         }

     template<class _Ty2>
         shared_ptr(auto_ptr<_Ty2>&& _Other)
         {    // construct shared_ptr object that owns *_Other.get()
         this->_Reset(_STD move(_Other));
         }

     template<class _Ty2>
         shared_ptr(const shared_ptr<_Ty2>& _Other, const _Static_tag& _Tag)
         {    // construct shared_ptr object for static_pointer_cast
         this->_Reset(_Other, _Tag);
         }

     template<class _Ty2>
         shared_ptr(const shared_ptr<_Ty2>& _Other, const _Const_tag& _Tag)
         {    // construct shared_ptr object for const_pointer_cast
         this->_Reset(_Other, _Tag);
         }

     template<class _Ty2>
         shared_ptr(const shared_ptr<_Ty2>& _Other, const _Dynamic_tag& _Tag)
         {    // construct shared_ptr object for dynamic_pointer_cast
         this->_Reset(_Other, _Tag);
         }

这里又用到了模板的最特化匹配，注意L1 - L12

　　is_convertible<_Ty2 *, _Ty *>::value

是C++11提供的一个类型测试模板，用于测试_Ty2 * 与 _Ty *之间是否有合法转换。当有的时候将调用函数L6 - L12，否则调用L1 - L4

这也是shared_ptr<_Ty>可以向shared_ptr<_Ty的父类>向上转型的秘密。

PS：注意shared_ptr还有一个转移构造函数与上面提到的_Ptr_base的转移构造函数相对应

 template<class _Ty2>
         shared_ptr(shared_ptr<_Ty2>&& _Right,
             typename enable_if<is_convertible<_Ty2 *, _Ty *>::value,
                 void>::type ** = ) _NOEXCEPT
         : _Mybase(_STD forward<shared_ptr<_Ty2> >(_Right))
         {    // construct shared_ptr object that takes resource from _Right
         }

然后L27 - L43的三个构造函数分别用于static_cast、const_cast、dynamic_cast转型。

转型函数见

template<class _Ty1,
    class _Ty2>
    shared_ptr<_Ty1>
        static_pointer_cast(const shared_ptr<_Ty2>& _Other) _NOEXCEPT
    {    // return shared_ptr object holding static_cast<_Ty1 *>(_Other.get())
    return (shared_ptr<_Ty1>(_Other, _Static_tag()));
    }

template<class _Ty1,
    class _Ty2>
    shared_ptr<_Ty1>
        const_pointer_cast(const shared_ptr<_Ty2>& _Other) _NOEXCEPT
    {    // return shared_ptr object holding const_cast<_Ty1 *>(_Other.get())
    return (shared_ptr<_Ty1>(_Other, _Const_tag()));
    }

template<class _Ty1,
    class _Ty2>
    shared_ptr<_Ty1>
        dynamic_pointer_cast(const shared_ptr<_Ty2>& _Other) _NOEXCEPT
    {    // return shared_ptr object holding dynamic_cast<_Ty1 *>(_Other.get())
    return (shared_ptr<_Ty1>(_Other, _Dynamic_tag()));
    }

------------------------------------------------------------ _Ptr_base的_Reset函数 -------------------------------------------------------------

 

我们最后我们看一下_Ptr_base的_Reset函数

 void _Reset()
         {    // release resource
         _Reset(, );
         }

     template<class _Ty2>
         void _Reset(const _Ptr_base<_Ty2>& _Other)
         {    // release resource and take ownership of _Other._Ptr
         _Reset(_Other._Ptr, _Other._Rep);
         }

     template<class _Ty2>
         void _Reset(const _Ptr_base<_Ty2>& _Other, bool _Throw)
         {    // release resource and take ownership from weak_ptr _Other._Ptr
         _Reset(_Other._Ptr, _Other._Rep, _Throw);
         }

     template<class _Ty2>
         void _Reset(const _Ptr_base<_Ty2>& _Other, const _Static_tag&)
         {    // release resource and take ownership of _Other._Ptr
         _Reset(static_cast<_Elem *>(_Other._Ptr), _Other._Rep);
         }

     template<class _Ty2>
         void _Reset(const _Ptr_base<_Ty2>& _Other, const _Const_tag&)
         {    // release resource and take ownership of _Other._Ptr
         _Reset(const_cast<_Elem *>(_Other._Ptr), _Other._Rep);
         }

     template<class _Ty2>
         void _Reset(const _Ptr_base<_Ty2>& _Other, const _Dynamic_tag&)
         {    // release resource and take ownership of _Other._Ptr
         _Elem *_Ptr = dynamic_cast<_Elem *>(_Other._Ptr);
         if (_Ptr)
             _Reset(_Ptr, _Other._Rep);
         else
             _Reset();
         }

     template<class _Ty2>
         void _Reset(auto_ptr<_Ty2>&& _Other)
         {    // release resource and take _Other.get()
         _Ty2 *_Px = _Other.get();
         _Reset0(_Px, new _Ref_count<_Elem>(_Px));
         _Other.release();
         _Enable_shared(_Px, _Rep);
         }

  #if _HAS_CPP0X
     template<class _Ty2>
         void _Reset(_Ty *_Ptr, const _Ptr_base<_Ty2>& _Other)
         {    // release resource and alias _Ptr with _Other_rep
         _Reset(_Ptr, _Other._Rep);
         }
  #endif /* _HAS_CPP0X */

     void _Reset(_Ty *_Other_ptr, _Ref_count_base *_Other_rep)
         {    // release resource and take _Other_ptr through _Other_rep
         if (_Other_rep)
             _Other_rep->_Incref();
         _Reset0(_Other_ptr, _Other_rep);
         }

     void _Reset(_Ty *_Other_ptr, _Ref_count_base *_Other_rep, bool _Throw)
         {    // take _Other_ptr through _Other_rep from weak_ptr if not expired
             // otherwise, leave in default state if !_Throw,
             // otherwise throw exception
         if (_Other_rep && _Other_rep->_Incref_nz())
             _Reset0(_Other_ptr, _Other_rep);
         else if (_Throw)
             _THROW_NCEE(bad_weak_ptr, );
         }

实际上也就是转发一下到_Reset0函数

------------------------------------------------------------ _Ptr_base的_Resetw函数 ------------------------------------------------------------

除此之外，我们还可以发现_Ptr_base中还有几个类似的函数_Resetw，这几个函数是为了被weak_ptr调用的，在这里我们不详细说，但在下面讨论_Ref_count_base 的时候会被提及。

 void _Resetw()
         {    // release weak reference to resource
         _Resetw((_Elem *), );
         }

     template<class _Ty2>
         void _Resetw(const _Ptr_base<_Ty2>& _Other)
         {    // release weak reference to resource and take _Other._Ptr
         _Resetw(_Other._Ptr, _Other._Rep);
         }

     template<class _Ty2>
         void _Resetw(const _Ty2 *_Other_ptr, _Ref_count_base *_Other_rep)
         {    // point to _Other_ptr through _Other_rep
         _Resetw(const_cast<_Ty2*>(_Other_ptr), _Other_rep);
         }

     template<class _Ty2>
         void _Resetw(_Ty2 *_Other_ptr, _Ref_count_base *_Other_rep)
         {    // point to _Other_ptr through _Other_rep
         if (_Other_rep)
             _Other_rep->_Incwref();
         if (_Rep != )
             _Rep->_Decwref();
         _Rep = _Other_rep;
         _Ptr = _Other_ptr;
         }

--------------------------------------------------------------- _Ref_count_base ---------------------------------------------------------------

_Ref_count_base有两个虚函数，_Ref_count_base的几个子类（带析构器和带构造器）只是override了这两个函数，来产生不同的指针析构行为和自身析构行为。

virtual void _Destroy() = 0;
virtual void _Delete_this() = 0;

因此我们只需要研究_Ref_count_base本身就好。

_Ref_count_base带有两个数据成员（指针数据成员在具体子类里面）

_Atomic_counter_t _Uses;
_Atomic_counter_t _Weaks;

从名字可以猜测出来 _Uses 是shared_ptr的引用计数， _Weaks 是weak_ptr的引用计数

为什么我们需要 _Weaks 呢？ 因为在_Uses 引用计数为0（最后一个shared_ptr已经被析构）的时候我们就应该析构掉真正的指针，但问题是这个引用计数对象本身也是一个指针，那么这个引用计数也要在这时候被析构吗？使用过shared_ptr的朋友会知道，shared_ptr 有一个与之紧密相连的类 weak_ptr 实际上由一个shared_ptr 产生的weak_ptr是共享同一个引用计数对象的（这样子weak_ptr就可以知道真正的指针是否被析构掉了）。如果所以 shared_ptr 都被析构掉了同时其引用计数对象，但析构掉了，但有这个 shared_ptr  产生的 weak_ptr 仍然存在那么就可能导致 weak_ptr 访问一个已经被析构的指针。 因此应该是所有的 shared_ptr 与其 产生的weak_ptr 都被析构掉了，其引用计数对象才被析构掉。

我们可以从下面的减少引用计数函数看出来。

PS： #define _MT_DECR  _InterlockedIncrement(reinterpret_cast<volatile long *>(&x))

 　　void _Decref()
         {    // decrement use count
         if (_MT_DECR(_Ignored, _Uses) == )
             {    // destroy managed resource, decrement weak reference count
             _Destroy();
             _Decwref();
             }
         }

     void _Decwref()
         {    // decrement weak reference count
         if (_MT_DECR(_Ignored, _Weaks) == )
             _Delete_this();
         }

与上面相对应的增加引用计数函数

PS： #define _MT_INCR(mtx, x)_InterlockedIncrement(reinterpret_cast<volatile long *>(&x))

 　　void _Incref()
         {    // increment use count
         _MT_INCR(_Ignored, _Uses);
         }

     void _Incwref()
         {    // increment weak reference count
         _MT_INCR(_Ignored, _Weaks);
         }

再补上 _Ref_count_base 的构造函数

 　　_Ref_count_base()
         {    // construct
         _Init_atomic_counter(_Uses, );
         _Init_atomic_counter(_Weaks, );
         }

我们可以看到 _Ref_count_base 构造函数中对 _Uses 与 _Weaks 初始化引用计数为1，_Uses 为0时析构指针， _Weaks 为0时析构引用计数对象。

比较有趣的是我们可以从 weak_ptr 指针 lock 出一个 shared_ptr 指针的时候，会调用_Ref_count_base 类的函数 _Incref_nz，这个函数检查引用计数对象的引用计数是否为0，非零（未析构真正指针）的时候就可以增加一个引用计数。这里面为了 Lock-Free 调用了函数 _InterlockedCompareExchange。

 bool _Incref_nz()
         {    // increment use count if not zero, return true if successful
         for (; ; )
             {    // loop until state is known
  #if defined(_M_IX86) || defined(_M_X64) || defined(_M_CEE_PURE)
             _Atomic_integral_t _Count =
                 static_cast<volatile _Atomic_counter_t&>(_Uses);

             if (_Count == )
                 return (false);

             if (static_cast<_Atomic_integral_t>(_InterlockedCompareExchange(
                     reinterpret_cast<volatile long *>(&_Uses),
                     _Count + , _Count)) == _Count)
                 return (true);
  #else /* defined(_M_IX86) || defined(_M_X64) || defined(_M_CEE_PURE) */
             _Atomic_integral_t _Count =
                 _Load_atomic_counter_explicit(_Uses, memory_order_relaxed);

             if (_Count == )
                 return (false);

             if (_Compare_increment_atomic_counter_explicit(
                     _Uses, _Count, memory_order_relaxed))
                 return (true);
  #endif /* defined(_M_IX86) || defined(_M_X64) || defined(_M_CEE_PURE) */
             }
         }

因为 _Ref_count_base 里面的引用计数增加/减少都是Lock-Free的，因此对shared_ptr的引用计数是多线程安全的。

--------------------------------------------------------------- shared_ptr的线程安全---------------------------------------------------------------

多个线程同时对同一个shared_ptr的写操作是不安全的，因为其swap函数

 　　void swap(_Myt& _Other) _NOEXCEPT
         {    // swap pointers
         this->_Swap(_Other);
         }

调用了一个非线程安全函数_Ptr_base的_Swap

 　　void _Swap(_Ptr_base& _Right)
         {    // swap pointers
         _STD swap(_Rep, _Right._Rep);
         _STD swap(_Ptr, _Right._Ptr);
         }

但是多个线程同时对共享引用计数的不同shared_ptr的写操作是安全的，因为对于真正的指针，shared_ptr只对其进行简单的读写不修改其指向的对象的内部状态，而且同一时刻只有一个线程对某个shared_ptr真正的指针进行读写，因此线程安全的。对于引用计数对象，虽然修改了其内部状态，但本身这种修改动作是线程安全的。所以我们可以推论多个线程同时对共享引用计数的不同shared_ptr的写操作也是安全的。

boost库对shared_ptr的描述也证明了这一点。

shared_ptr objects offer the same level of thread safety as builtin types.

 A shared_ptr instance can be "read" (accessed using only const operations) simultaneously by multiple threads. 

Different shared_ptr instances can be "written to" (accessed using mutable operations such as operator= or reset) simultaneosly 

by multiple threads (even when these instances are copies, and share the same reference count underneath.)

Any other simultaneous accesses result in undefined behavior.

翻译为中文如下：

shared_ptr 对象提供与内建类型一样的线程安全级别。一个 shared_ptr 实例可以同时被多个线程“读”（仅使用不变操作进行访问）。 不同的 shared_ptr 实例可以同时被多个线程“写入”（使用类似 operator= 或 reset 这样的可变操作进行访问）（即使这些实 例是拷贝，而且共享下层的引用计数）。
任何其它的同时访问的结果会导致未定义行为。”