《C++并发编程实战》中为何用引用计数/hazard变量而非std::atomic<std::shared_ptr>？

我正在学习Anthony Williams所著《C++并发编程实战》中的无锁数据结构，书中示例为无锁栈。Williams在第186页给出了pop操作的伪代码：

• 读取head的当前值；
• 读取head->next；
• 将head设置为head->next；
• 返回取出节点的数据；
• 删除取出的节点。

不含步骤5的代码如下：

std::shared_ptr<T> pop() {
    node* old_head=head.load();
    while(old_head &&
        !head.compare_exchange_weak(old_head,old_head->next));
    return old_head ? old_head->data : std::shared_ptr<T>();
}

书中指出：若一个线程执行完步骤5时，另一个线程刚执行到步骤2，后者会解引用悬空指针。随后提出了引用计数/垃圾回收等解决方案。我的问题是：为何不能直接用原子智能指针封装节点？它们难道不能自动完成资源清理吗？

核心原因：原子操作的"可见性"与智能指针的局限性冲突 #

直接用std::atomic<std::shared_ptr<node>>封装节点看似能解决问题，但实际存在几个关键障碍：

1. 普通std::shared_ptr的引用计数非原子（C++20前）
   早期C标准中，std::shared_ptr的引用计数修改默认不具备线程安全性。即便C20引入了std::atomic_shared_ptr，它也只保证指针本身的原子读写，节点内部的next指针依然是普通指针——当线程A原子替换head并让节点引用计数归零销毁时，线程B可能正卡在读取old_head->next的步骤，依然会触发悬空指针解引用。

2. 无锁场景下的"延迟销毁"需求无法被智能指针满足
   智能指针的自动回收依赖明确的引用关系，但无锁环境中，线程对节点的访问是无同步的瞬时操作：你弹出节点后，引用计数可能立刻降到0，但此时仍有其他线程持有该节点的指针（比如正执行步骤2的线程）。智能指针无法感知这种潜在的访问，直接销毁节点必然导致崩溃。

3. 原子智能指针的操作粒度无法覆盖完整访问周期
   就算用std::atomic_shared_ptr，读取head和读取head->next是两个独立的原子操作，中间存在时间窗口：线程A读取old_head后，线程B弹出并销毁该节点，线程A再去访问old_head->next时依然会踩悬空指针。原子智能指针只能保证指针本身的原子性，无法保证指针指向的对象在整个访问周期内存活。

总结 #

智能指针的自动清理需要明确的引用边界，但无锁数据结构中线程间的访问无同步机制，无法确保节点在所有潜在访问结束后再销毁。因此必须借助额外的节点级引用计数、 Hazard Pointer（危险指针）或垃圾回收机制，来实现节点的安全延迟销毁。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者teddy