在C++中，智能指针（如 std::shared_ptr, std::unique_ptr 等）相比于普通指针提供了管理内存生命周期的自动化功能，但这些额外功能是有一定开销的。智能指针的主要开销可以从以下几个方面来考虑：
1. 内存使用
普通指针：
- 普通指针通常只存储一个内存地址，因此通常占用的内存大小与平台相关，但通常是4字节（32位系统）或8字节（64位系统）。
智能指针：
std::unique_ptr：与普通指针类似，通常不会有额外的内存开销，因为它只保持一个指向被管理对象的指针。std::shared_ptr：这种类型的智能指针除了存储对象的地址外，还需要维护引用计数和弱引用计数，这通常通过一个控制块实现。这意味着额外的内存开销，通常是普通指针的两到三倍。
2. 运行时开销
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构造和析构：
- 普通指针的构造和析构几乎没有开销。
std::unique_ptr的构造和析构也非常轻量，因为没有共享或引用计数管理。std::shared_ptr构造时需要可能创建一个控制块，析构时需要调整引用计数，可能还涉及解除对对象的最终所有权和对控制块的清理。这些都是额外的运行时开销。
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赋值运算：
- 普通指针的赋值简单快速。
std::unique_ptr赋值涉及转移所有权，也相对轻量。std::shared_ptr的赋值则涉及复制控制块的地址及修改引用计数，开销较大。
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线程安全：
std::shared_ptr在多线程环境中修改引用计数时需要保证线程安全，这通常通过原子操作实现，进一步增加了开销。
实例
考虑一个简单的例子，我们有一个资源密集型的应用，需要频繁地创建和销毁大量的对象。使用普通指针，我们需要手动管理内存，这可能导致内存泄漏或双重释放等问题。使用 std::unique_ptr，可以自动释放内存，几乎无额外开销，易于替换。使用 std::shared_ptr，虽然提供了灵活的共享所有权管理，但如果对象的创建和销毁非常频繁，那么维护引用计数的开销可能会显著影响性能。
结论
智能指针尤其是 std::shared_ptr，在提供内存管理的便利性和安全性的同时，确实引入了额外的性能开销。在性能关键的应用中，选择正确类型的指针非常关键，有时简单的 std::unique_ptr 可能是更好的选择，因为它提供了类似于普通指针的性能，同时增加了自动内存管理的优势。在C++中，智能指针（如 std::unique_ptr, std::shared_ptr 和 std::weak_ptr）相比于普通指针（如 int* 或 char*）, 它们确实有一些额外的开销，但是这些开销是为了提供更为安全和便捷的内存管理。智能指针通过自动管理内存的分配和释放，减少了内存泄露和悬挂指针的风险。下面是两种类型智能指针的开销详解：
1. std::unique_ptr
std::unique_ptr 是一种独占所有权的智能指针，它确保同一时间内只有一个智能指针可以指向一个特定的对象。与普通指针相比，std::unique_ptr 几乎没有额外的性能开销。它通过简单的封装一个原始指针实现，当 unique_ptr 被销毁时，它所指向的对象也会被自动释放。
开销示例：
- 内存开销：与普通指针相同，只是额外包含了一些类成员函数。
- 性能开销：几乎没有，因为它的操作基本上和原生指针操作是一致的。
2. std::shared_ptr
std::shared_ptr 是引用计数的智能指针，允许多个指针实例共享同一个对象的所有权。因此，它的开销相比于 unique_ptr 和普通指针要大一些。
开销示例：
- 内存开销：除了存储指向对象的指针外，
shared_ptr还需要额外的内存来存储引用计数器（通常是另一个指针大小）。 - 性能开销：每次复制
shared_ptr时，都需要增加或减少引用计数，这涉及原子操作，导致的性能降低比unique_ptr显著。
示例
假设有一个函数，我们通过传递一个指针来修改一个大型数据结构。使用普通指针，开销几乎是零。但是，如果使用 shared_ptr，每次函数调用都会涉及到引用计数的增加和减少，这些操作是线程安全的，因此需要进行额外的同步处理，这会增加运行时的开销。
总体来说，虽然智能指针带来了一些性能和内存的额外开销，但它们提供的自动内存管理、异常安全保证和资源泄露预防，通常使得开销是值得的。对于高性能需求的应用，应当在深入了解开销和需求后做出合适的选择。