
template<typename _Tp>
    class shared_ptr : public __shared_ptr<_Tp>
    {
 
    public:
 
      /**
       *  @brief  Construct an empty %shared_ptr.
       *  @post   use_count()==0 && get()==0
            默认构造就是调用基类 __shared_ptr的构造函数
       */
      constexpr shared_ptr() noexcept : __shared_ptr<_Tp>() { }
    
      shared_ptr(const shared_ptr&) noexcept = default;
 
      
      template<typename _Tp1>
	  explicit shared_ptr(_Tp1* __p) : __shared_ptr<_Tp>(__p) { }
 
      
      template<typename _Tp1, typename _Deleter>
	  shared_ptr(_Tp1* __p, _Deleter __d): __shared_ptr<_Tp>(__p, __d) { }

以上为类中小部分关键源代码：

shared_ptr类中没有类成员变量。
该类继承于__shared_ptr基类（注意区分），构造函数调用了__shared_ptr的构造函数，将接管的普通指针传递给基类__shared_ptr。
该类没有析构函数，从智能指针最终会自动释放内存的特性来看，释放工作肯定不是在该类进行。

__shared_ptr

基类 __shared_ptr，源代码文件位于 libstdc++-v3\include\bits\shared_ptr_base.h：


template<typename _Tp, _Lock_policy _Lp>
    class __shared_ptr
    {
    public:
 
      typedef _Tp   element_type;
 
      constexpr __shared_ptr() noexcept: _M_ptr(0), _M_refcount() { }
 
      //构造函数
      template<typename _Tp1>
      explicit __shared_ptr(_Tp1* __p): _M_ptr(__p), _M_refcount(__p)
      {
        __glibcxx_function_requires(_ConvertibleConcept<_Tp1*, _Tp*>)
        static_assert( !is_void<_Tp>::value, "incomplete type" );
        static_assert( sizeof(_Tp1) > 0, "incomplete type" );
        __enable_shared_from_this_helper(_M_refcount, __p, __p);
      }
    
      ~__shared_ptr() = default;    //析构函数
 
      // Allow class instantiation when _Tp is [cv-qual] void.
      typename std::add_lvalue_reference<_Tp>::type
      operator*() const noexcept
      {
	      _GLIBCXX_DEBUG_ASSERT(_M_ptr != 0);
	      return *_M_ptr;
      }
 
      _Tp* operator->() const noexcept
      {
        _GLIBCXX_DEBUG_ASSERT(_M_ptr != 0);
        return _M_ptr;
      }
 
      _Tp*	   	   _M_ptr;         // Contained pointer.
      __shared_count<_Lp>  _M_refcount;    // Reference counter.
 
    private:
 
      _Tp*	   	   _M_ptr;         // Contained pointer.
      __shared_count<_Lp>  _M_refcount;    // Reference counter.

继续分析关键代码：

基类中有两个成员变量，_M_ptr 为智能指针接管的普通指针， _M_refcount 即引用计数器，类型为 __shared_count ，也就是说引用计数器类是单独实现的。
构造函数看，_M_ptr 获得了接管的普通指针的值，而_M_refcount 的构造函数也同样传入了这个普通指针。
重载了 *和 ->运算符，由上面的子类shared_ptr子类继承使用，使得智能指针最终能拥有和普通指针一样行为。
析构函数 = default，表明什么也没做，说明接管的普通指针也不是在这里释放的，所以有可能是由_M_refcount 所属类型 __shared_count计数器类来完成释放内存这个工作。

简要描绘一下：

__shared_count

继续来看计数器的实现，__shared_count类位于 libstdc++-v3\include\bits\shared_ptr_base.h ：


template<_Lock_policy _Lp>
    class __shared_count
    {
    public:
      constexpr __shared_count() noexcept : _M_pi(0) { }
       
      // 构造函数
      template<typename _Ptr>
      explicit __shared_count(_Ptr __p) : _M_pi(0)
	    {
        __try
          {
            _M_pi = new _Sp_counted_ptr<_Ptr, _Lp>(__p); //注意是用_Sp_counted_ptr类初始化
          }
        __catch(...)
          {
            delete __p;
            __throw_exception_again;
          }
	    }
 
      //析构函数
      ~__shared_count() noexcept
      {
        if (_M_pi != nullptr)
          _M_pi->_M_release();
      }
 
      //拷贝构造
      __shared_count(const __shared_count& __r) noexcept : _M_pi(__r._M_pi)
      {
	      if (_M_pi != 0)
	        _M_pi->_M_add_ref_copy();
      }
       
      //赋值函数
      __shared_count& operator=(const __shared_count& __r) noexcept
      {
        _Sp_counted_base<_Lp>* __tmp = __r._M_pi;
        if (__tmp != _M_pi)
        {
            if (__tmp != 0)
              __tmp->_M_add_ref_copy();
            if (_M_pi != 0)
              _M_pi->_M_release();
 
            _M_pi = __tmp;
         }
         return *this;
       }
 
    private:
 
      friend class __weak_count<_Lp>;
      _Sp_counted_base<_Lp>*  _M_pi;
    };

继续分析关键代码：

该类中有一个成员属性， _M_pi计数器，类型为_Sp_counted_base。
只有构造函数为_M_pi分配了内存，该类并没有直接持有从前面一直传递过来的那个普通指针，而是继续将其传递给_M_pi，所以内存的释放也不是直接在该类进行的。
拷贝构造函数没有分配内容，而是把拷贝对象的_M_pi直接拿过来，类似于浅拷贝，然后调用了_M_pi的_M_add_ref_copy方法，增加了一次引用计数。
赋值函数也是同样的道理，但由于赋值函数的特殊性（当赋值对象原先就存在时调用赋值函数，否则调用拷贝构造函数），要先调用_M_pi的_M_release方法将自己持有的内存释放掉，其余操作和拷贝构造函数是一样的。
从析构函数中可以看到，里面并没有直接释放掉为_M_pi分配的内存，而是调用了_M_pi的_M_release方法，可以大概猜测是通过_M_release方法释放了_M_pi的内存(delete this指针)。
由于__shared_count里面的方法都是借助_M_pi实现的，并且到这里都还没有见到释放那个普通指针的代码，所以还是得继续看_M_pi究竟做了什么工作，接下来继续看_Sp_counted_base的实现。

_Sp_counted_base

_Sp_counted_base 位于 libstdc++-v3\include\bits\shared_ptr_base.h：


template<_Lock_policy _Lp = __default_lock_policy>
    class _Sp_counted_base : public _Mutex_base<_Lp>
    {
    public:  
      _Sp_counted_base() noexcept : _M_use_count(1), _M_weak_count(1) { }
      
      virtual ~_Sp_counted_base() noexcept { }
 
      // Called when _M_use_count drops to zero, to release the resources
      // managed by *this.
      virtual void _M_dispose() noexcept = 0;
      
      // Called when _M_weak_count drops to zero.
      virtual void _M_destroy() noexcept { delete this; }
      
      virtual void*
      _M_get_deleter(const std::type_info&) noexcept = 0;
 
      void _M_add_ref_copy()
      { __gnu_cxx::__atomic_add_dispatch(&_M_use_count, 1); }
  
      void _M_add_ref_lock();
 
      bool _M_add_ref_lock_nothrow();
 
      void _M_release() noexcept
      {
        _GLIBCXX_SYNCHRONIZATION_HAPPENS_BEFORE(&_M_use_count);
	      if (__gnu_cxx::__exchange_and_add_dispatch(&_M_use_count, -1) == 1)
	      {
            _GLIBCXX_SYNCHRONIZATION_HAPPENS_AFTER(&_M_use_count);
	          _M_dispose();
          
	          if (_Mutex_base<_Lp>::_S_need_barriers)
            {
              _GLIBCXX_READ_MEM_BARRIER;
              _GLIBCXX_WRITE_MEM_BARRIER;
            }
 
            // Be race-detector-friendly.  For more info see bits/c++config.
            _GLIBCXX_SYNCHRONIZATION_HAPPENS_BEFORE(&_M_weak_count);
	          if (__gnu_cxx::__exchange_and_add_dispatch(&_M_weak_count,-1) == 1)
            {
              _GLIBCXX_SYNCHRONIZATION_HAPPENS_AFTER(&_M_weak_count);
	            _M_destroy();
            }
	      }
      }
 
      void _M_weak_add_ref() noexcept
      { __gnu_cxx::__atomic_add_dispatch(&_M_weak_count, 1); }
 
      void _M_weak_release() noexcept
      {
        // Be race-detector-friendly. For more info see bits/c++config.
        _GLIBCXX_SYNCHRONIZATION_HAPPENS_BEFORE(&_M_weak_count);
	      if (__gnu_cxx::__exchange_and_add_dispatch(&_M_weak_count, -1) == 1)
	      {
            _GLIBCXX_SYNCHRONIZATION_HAPPENS_AFTER(&_M_weak_count);
            if (_Mutex_base<_Lp>::_S_need_barriers)
            {
              // See _M_release(),
              // destroy() must observe results of dispose()
              _GLIBCXX_READ_MEM_BARRIER;
              _GLIBCXX_WRITE_MEM_BARRIER;
            }
	          _M_destroy();
	      }
      }
  
      long _M_get_use_count() const noexcept
      {
        // No memory barrier is used here so there is no synchronization
        // with other threads.
        return __atomic_load_n(&_M_use_count, __ATOMIC_RELAXED);
      }
 
    private:  
      _Sp_counted_base(_Sp_counted_base const&) = delete;
      _Sp_counted_base& operator=(_Sp_counted_base const&) = delete;
 
      _Atomic_word  _M_use_count;     // #shared
      _Atomic_word  _M_weak_count;    // #weak + (#shared != 0)
 
    };

继续分析：

可以看到该类定义了虚析构函数。
该类有两个类成员：_M_use_count(引用计数) 与 _M_weak_count(弱引用计数)，对这两个数的操作需要具有原子性。这里需要注意，前者其实表达的是当前有多少个强指针在引用内部指针；后者表达的是当前 shared_count类型的使用次数，即如果该计数的值为0，则需要释放掉上面 __shared_ptr基类中的成员： _Sp_counted_base<_Lp>* _M_pi;
_M_release方法是该类的关键，可以看到先将_M_use_count自减1，然后判断自减前_M_use_count的值是否为1(无其他人引用)，如果为1，则调用_M_dispose方法(虚函数，由派生类实现，估计是释放前面一直说的那个由智能指针接管的普通指针)。接下来将_M_weak_count自减1，然后判断自减前_M_weak_count的值是否为1(无其他人引用)，如果为1，则调用_M_destroy方法，而_M_destroy方法里面释放了this指针，这点和前面的猜测一致。
从_M_release函数可以看出，智能指针所接管的指针的释放内存工作只和_M_use_count有关，当_M_use_count减完时就会将其释放了，而_M_weak_count也是有作用的，他负责释放_Sp_counted_base本身，这也就是为什么weak_ptr可以保证智能指针这个对象有效，但不保证智能指针所引用的指针有效的原因了（这点和shared_ptr、weak_ptr的定义是完全一致的）。
_M_add_ref_copy方法将引用计数_M_use_count加一，_M_weak_add_ref方法将弱引用计数_M_weak_count加一，这个自增过程是具有原子性的。

_Sp_counted_ptr

_Sp_counted_ptr类是_Sp_counted_base的子类，位于libstdc++-v3\include\bits\shared_ptr_base.h：


template<typename _Ptr, _Lock_policy _Lp>
    class _Sp_counted_ptr final : public _Sp_counted_base<_Lp>
    {
    public:
      explicit
      _Sp_counted_ptr(_Ptr __p) noexcept
      : _M_ptr(__p) { }
 
      virtual void
      _M_dispose() noexcept
      { delete _M_ptr; }
 
      virtual void
      _M_destroy() noexcept
      { delete this; }
 
      virtual void*
      _M_get_deleter(const std::type_info&) noexcept
      { return nullptr; }
 
      _Sp_counted_ptr(const _Sp_counted_ptr&) = delete;
      _Sp_counted_ptr& operator=(const _Sp_counted_ptr&) = delete;
 
    private:
      _Ptr             _M_ptr;
    };

该类内容不多：

从代码中可以看到_Sp_counted_ptr是_Sp_counted_base的派生类，并且__shared_count在初始化_M_pi时用的也是_Sp_counted_ptr。
_M_dispose方法的实现里确实删除了一开始shared_ptr接管的指针，_M_destroy方法用于释放自己的内存(由__shared_count调用)。

总结

看完前面分析的内容再回过头来看，_Sp_counted_base的_M_add_ref_copy方法是整个流程的关键，它实现了引用计数器的增加，那么在何时调用它就是关键了。

通过在代码中检索，可以查到__shared_count的赋值构造函数和拷贝构造函数调用了它(其实也只有可能是这里，因为只有它的类成员有_Sp_counted_base)。

实现的整个流程：

__shared_count成员_M_pi只会初始化一次（构造函数中分配内存初始化的）。
后面调用拷贝构造时（这个行为由__shared_ptr类触发，__shared_ptr的拷贝构造函数和赋值函数都会调用__shared_count 类中的拷贝构造函数），__shared_count只是简单复制了_M_pi而已，并没有重新分配内存，然后再调用_M_add_ref_copy增加一次引用计数，这样就实现了shared_ptr每多一份拷贝就增加一次引用计数的特性了。
每一个__shared_count被析构都会使引用计数减一，减完就将智能指针持有的资源释放。

自己根据以上内容描绘的简要整体架构图：

新版本构造流程

下面基于VS 2017编译器下，<memory>头文件下智能指针源码进行流程分析。

创建一个新的shared_ptr：

当我们使用一个原始指针直接构造智能指针时:

shared_ptr<int>sptr( new int(3) );

初始化 shared_base类中的_Ty *_ptr 对象；
创建 shared_base类中的_Ref_count 对象；
_Ref_count_base对象构造时，会分别为两个引用计数： _Uses_count= 1 ， _weaks_count= 1

这里再次强调，_Uses_count 表达的是当前有多少个强指针在引用内部指针， _weaks_count表达的是当前 _Ref_count 对象类型的使用次数，即如果_weaks_count 计数的值为0，则会释放掉上面 _Ref_count 计数器对象。

下面是引用计数增加的情况：

将另外一个shared_ptr赋值给新的shared_ptr：

        _Uses_count + 1 ， _weaks_count不变。

将另外一个shared_ptr赋值给新的weak_ptr：

        _Uses_count 不变， _weaks_count +1 。

从weak_ptr获取一个shared ptr：

        _Uses_count + 1 ， _weaks_count不变。

引用计数减少的情况：

shared_ptr析构时：

_Uses_count -1 。当 _Uses_count == 0时，则释放内部对象即 _Ty *_ptr 对象，并将_weaks_count -1。

weak_ptr析构时：

_weaks_count -1，当_weaks_count == 0时，则释放自身_Ref_count*对象。

参考

C++11的智能指针shared_ptr、weak_ptr源码解析_c++ 智能指针源码_彼方的博客-CSDN博客

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