[游戏开发]Item 21: Prefer std::make_unique and std::make_shared to direct use of new.

std::make_shared 是 C++11 开始支持的，但是 std::make_unique 是 C++14 才开始支持。如果你的编译器只支持 C++11，你可以实现自己的 make_unique。

template<typename T, typename... Ts>
std::unique_ptr<T> make_unique(Ts&&... params)
{
  return std::unique_ptr<T>(new T(std::forward<Ts>(params)...));
}

std::make_unique 和 std::make_shared 是三个 make 函数中的两个，第三个 make 函数是 std::allocate_shared。它的行为和std::make_shared 一样，唯一的不同是它的第一个参数是一个分配器（allocator）对象，这个对象是用来动态申请内存的。make 函数能传入任意集合的参数，然后完美转发给构造函数，并动态创建一个对象，然后返回指向这个对象的智能指针。

创建智能指针有两种方式，一种是使用 make 函数，另一种是使用 new 直接创建。下面介绍二者的优缺点，并建议尽可能使用 make 函数。

make 函数的优点

支持 auto

auto upw1(std::make_unique<Widget>());       // with make func
std::unique_ptr<Widget> upw2(new Widget);    // without make func
auto spw1(std::make_shared<Widget>());       // with make func
std::shared_ptr<Widget> spw2(new Widget);    // without make func

使用 make 函数的第一个优点是支持 auto，避免重复代码，使得代码更加清晰好维护。

避免异常

使用 make 函数的第二个优点跟异常安全有关。先看下面这个例子：

void processWidget(std::shared_ptr<Widget> spw, int priority);  // declare

processWidget(std::shared_ptr<Widget>(new Widget), computePriority());  // potential resource leak!
processWidget(std::make_shared<Widget>(), computePriority());           // no potential resource leak

如果使用 new，processWidget 调用时，产生如下步骤：

• 执行 new Widget
• 执行 std::shared_ptr 的构造
• 执行 computePriority()

但是，编译器可能不一定产生上述代码顺序。new Widget 肯定时要在 std::shared_ptr 的构造函数之前执行，但 computePriority() 可能在这两个步骤的前、中或后产生，可能时这样：

• 执行 new Widget
• 执行 computePriority()
• 执行 std::shared_ptr 的构造

如果 computePriority() 产生异常，第一步 new 的 Widget 还未被 std::shared_ptr 接管，会产生内存泄漏。使用 make 函数则不会有这样的问题。

效率更高

使用 make 函数的第三个优点是可以避免多次内存分配、效率更高。

std::shared_ptr<Widget> spw(new Widget); 
auto spw = std::make_shared<Widget>();

使用 new，需要分配两次内存，一次分配 Widget 的内存，一次分配控制块的内存。若使用 make 函数，则只需要分配一次内存块，make 函数（std::shared_ptr 和 std::allocate_shared）会申请一块内存同时存储 Widget 和控制块。

make 函数的缺陷

上面介绍了 make 函数的优点，下面介绍 make 函数的缺陷。

无法自定义 deleter

使用 new，可以自定义 deleter，但是 make 函数无法做到。

auto widgetDeleter = [](Widget* pw) { … };

std::unique_ptr<Widget, decltype(widgetDeleter)>  upw(new Widget, widgetDeleter);
std::shared_ptr<Widget> spw(new Widget, widgetDeleter);

语义歧义

对于 std::vector，支持使用圆括号和花括号两种初始化方法：

std::vector<int> p(10, 20);   // 10 elements, every element is 20
std::vector<int> p2{10, 20};  // two elements: 10 and 20

但是，make 函数不支持花括号的形式。原因是圆括号支持完美转发，花括号不支持完美转发，使用 make 函数可以完美转发圆括号。如果你想使用花括号进行初始化，只能使用 new。

auto sp1 = std::make_shared<std::vector<int>>(10, 20);
std::shared_ptr<std::vector<int>> sp2(new std::vector{10,20});

但是，Item 30 将会给出一个变通方案：使用auto类型推导来从初始化列表创建一个 std::initializer_list 对象，然后传入 auto 创建的对象给 make 函数：

// create std::initializer_list
auto initList = { 10, 20 };
// create std::vector using std::initializer_list ctor
auto spv = std::make_shared<std::vector<int>>(initList);

延长对象销毁时间

对于 make_shared_ptr ，它是申请一块内存块，用于储存对象和控制块。我们知道，创建 shared_ptr 时候会附属产生 weak_ptr, 它也有一个引用计数（weak 计数）存储在控制块中。

std::weak_ptr 是通过检查控制块中的引用计数（非 weak counter）判断自己是否失效。如果引用计数为 0，则 weak_ptr 失效，否则未失效。但是，只有 weak counter 不为 0，整个控制块就必须存在，那么 shared_ptr 指向的对象也不能释放。如果对象类型很大，并且最后一个 std::shared_pt r和最后一个 std::weak_ptr 销毁的间隔很大，那么一个对象销毁将延迟到最后才能释放。

class ReallyBigType { … };
auto pBigObj = std::make_shared<ReallyBigType>();  // create very large object via std::make_shared
…    // create std::shared_ptrs and std::weak_ptrs to large object, use them to work with it

…    // final std::shared_ptr to object destroyed here, but std::weak_ptrs to it remain

…    // during this period, memory formerly occupied by large object remains allocated

…    // final std::weak_ptr to object destroyed here;  memory for control block and object is released

如果使用 new，因为是两块内存块，只要最后一个指向 ReallyBigType 对象的 std::shared_ptr 销毁了，这个对象的内存就能被释放：

class ReallyBigType { … }; // as before
std::shared_ptr<ReallyBigType> pBigObj(new ReallyBigType);  // create very large object via new

… // as before, create std::shared_ptrs and std::weak_ptrs to object, use them with it

… // final std::shared_ptr to object destroyed here, but std::weak_ptrs to it remain; memory for object is deallocated

… // during this period, only memory for the control block remains allocated

… // final std::weak_ptr to object destroyed here; memory for control block is released

一个 trick

讲完 make 的优缺点，我们回顾下上面说过的一个使用 new 可能导致内存泄漏的问题：

void processWidget(std::shared_ptr<Widget> spw, int priority);  // as before
void cusDel(Widget *ptr); // custom deleter

processWidget(std::shared_ptr<Widget>(new Widget, cusDel),    // potential resource leak!
              computePriority()); 

如果修改如下：

std::shared_ptr<Widget> spw(new Widget, cusDel);
processWidget(spw, computePriority());  // correct, but not optimal; see below

这样可以避免内存泄漏，但是效率不高。可能存在异常泄漏的版本，我们传递给 processWidget 的是一个右值，而上面这个安全版本传递的是左值。传递右值只需要 move，而传递左值必须要拷贝，拷贝一个 std::shared_ptr 要求对它的引用计数进行一个原子的自增操作，但是 move 一个 std::shared_ptr 不需要修改引用计数。因此，上面的安全版本可以通过 move 来优化：

std::shared_ptr<Widget> spw(new Widget, cusDel);
processWidget(std::move(spw),  computePriority()); // both efficient and exception safe

这样，使用 new，既安全又没有性能损失，并且还支持自定义 deleter。

最后，还是建议优先使用 make 函数，除非你有特殊的原因。