C++：用共享和弱ptr替換原始指針

我在我的程序中遇到了一個設計問題。我必須管理作爲根ChainDescriptor一部分的Nodes對象。C++：用共享和弱ptr替換原始指針

基本上它看起來如下：

class ChainDescriptor 
{ 
public: 
    ~ChainDescriptor() 
    { 
     //delete the nodes in nodes... 
    } 

    void addNode(Node *); 
    Node * getNode(); 

    const std::list<Node *>& getNodes() const; 

    std::list<Node *> m_nodes; 

}; 

class Node 
{ 
public: 
    Node(Node *parent); 

    void addChild(Node *node); 
    Node * getChild(const std::string& nodeName); 

private: 
    Node * m_parent; 
    std::list<Node*> m_childs; 
};

的ChainDescriptor類擁有的所有節點，並負責刪除它們。但是這些類現在需要用在另一個程序中，一個具有撤銷/重做功能的GUI，以及「所有權」的問題。修改深度現有的代碼之前，我考慮了不同的解決方案：

使用weak_ptr和各自list<weak_ptr<...> >

在上面的例子中使用shared_ptr和各自list<shared_ptr<...> >

，我不真的知道在哪裏使用shared_ptr和weak_ptr正確。

有什麼建議嗎？

來源

2013-11-14 Zyend

[boost :: ptr_list']怎麼樣（http://www.boost.org/doc/libs /1_55_0/libs/ptr_container/doc/ptr_list.html）？ –

您可以使用shared_ptr代替m_childs和weak_ptr代替m_parent。

但是，將原始指針保留給父代Node可能仍然是合理的，並且根本不使用任何弱指針。背後的安全機制是非空父節點總是存在的不變量。

另一種選擇是僅在ChainDescriptor中使用shared_ptr並保留所有原始指針Node。這種方法避免了弱指針，並擁有乾淨的所有權策略（父節點擁有自己的子女）。

弱指針會幫助你自動管理內存，但是這背後是模糊的所有權邏輯和性能處罰。

來源

2013-11-14 10:38:15

+1提到原始指針的選項。我認爲他們是表達m_parent所有權狀況的正確工具。 – risingDarkness

@謝謝，我同意。我開始寫這個方向的原型。 ChainDescriptor將包含shared_ptr列表。對於Node類，我開始編寫weak_ptr 列表，但是在列表中搜索節點有點棘手，因爲在weak_ptr中沒有定義==運算符。 – Zyend

你是否很少通過''weak_ptr''訪問父對象？如果是這樣，''weak_ptr''是你最好的朋友。如果您需要始終訪問父項，請在內部循環的某處查看原始指針。他們並不壞。 –

shared_ptr擁有智能指針，weak_ptr引用智能指針。

所以在你的情況我覺得ChainDescriptor應該使用shared_ptr（它擁有的節點）和Node應該使用m_childsweak_ptr爲m_parent（只引用它）和shared_ptr（它擁有它們）。

來源

2013-11-14 10:38:08 Johny

你可以解釋'weak_ptr'在父級的原始指針上的優點嗎？ –

'weak_ptr'的使用是安全的。原始指針的有效性必須通過不變量來保證（如Sergey的回答中所述）。 'weak_ptr'的主要問題是它的性能影響 - 如果你需要速度，沒有什麼能夠與原始指針競爭。 – Johny

'weak_ptr'的使用很複雜，我不知道它在哪裏確實增加了安全性。這不僅僅是一個速度問題，它也是一個易用性的問題。如果'weak_ptr'保護程序員可能實際做出的某種錯誤，那將是一回事。但是在這種情況下，他的代碼只支持一個父代，並且刪除該父代會刪除該子代，因此，一旦父代被刪除，可能無法訪問指向父代的指針。 –

通常的實現是爲每個節點強有力地引用它的子節點（即保持它們活着），並且每個子節點都有一個弱引用返回給父節點。

原因是爲了避免循環引用。如果只使用了強引用，那麼你會遇到父引用計數從不下降到零的情況（因爲孩子有引用），並且子引用計數永遠不會降爲零（因爲父引用）。

我認爲你的ChainDescriptor類可以在這裏使用強引用。

來源

2013-11-14 10:44:51

通常的實現會使用指向父指針的原始指針。這裏沒有必要使用弱指針，因爲所有權語義可以保證孩子無法活過父母。取決於結構：如果它是一個DAG，則必須共享子指針，否則，'unique_ptr'就可以完成這項工作，而複雜性和開銷也會小得多。 –

真的......我的想法是，如果在某個時候需要一個'Node :: getParent（）'函數，那麼你會希望它返回一個完整的'shared_ptr'，在這種情況下，它會更容易「升級」持有的'weak_ptr'而不是使用'enable_shared_from_this'。 –

@Tristan，我同意。 ChainDescriptor包含整個節點列表。但是，如果ChainDescriptor刪除了一個節點（即chainDesc.removeNode（「blabla」）），它將從主列表中刪除它，但也從所有其他具有「blabla」作爲子節點的節點中刪除它。 – Zyend

試圖用某種智能替換原始指針指針將一般不起作用。智能指針具有與弱指針不同的語義，並且通常需要在更高的級別考慮這些特殊語義。這裏最乾淨的解決方案是在ChainDescriptor中添加對複製的支持，實現深層複製。（我假設在這裏你可以克隆Node，並且所有的Node都是總是擁有ChainDescriptor。）另外，爲了撤消，你可能需要一個深拷貝;您不希望修改活動實例來修改爲撤消保存的數據。

話雖如此，你的節點似乎被用來形成一棵樹。在這種情況下，std::shared_ptr將工作，只要1）所有Node 總是「擁有」，通過無論是ChainDescriptor或父母 Node，和2）結構真的是一片森林，或至少 DAG的集合（當然，在任何已保存的實例中，您都不會更改）。如果結構可能會發生循環，則不能在此級別使用shared_ptr。您可能能夠將節點列表和樹結構抽象爲單獨的實現類，並且 ChainDescriptor保留shared_ptr。

（FWIW：我用了一個參考計數指針節點解析樹我多年前寫的，並且不同的實例可以分享子樹，但我設計的，它從開始使用引用計數指針。由於構建樹的方式，我保證不會有個週期。）

來源

2013-11-14 10:53:06

是的，一個節點總是由鏈或父節點開啓。但是，如果從鏈中刪除了一個節點（即chain.removeNode（「blabla」）），那麼該機制也應該從它擁有它的任何節點的子列表中刪除它。 – Zyend

@Zyend我不知道有哪個智能指針你的意思是你必須導航到父母，並從中刪除節點？ –

@Zyend另外：你實際上將什麼放在撤消列表中，並且當你製作時你如何期望它工作修改原始對象？從您的描述中，我得到了一個非常強烈的印象，即您需要深度複製（可能這些對象目前不可複製）。 –

C++：用共享和弱ptr替換原始指針

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