C++：用共享和弱ptr替换原始指针

我在我的程序中遇到了一个设计问题。我必须管理作为根ChainDescriptor一部分的Nodes对象。C++：用共享和弱ptr替换原始指针

基本上它看起来如下：

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类拥有的所有节点，并负责删除它们。但是这些类现在需要用在另一个程序中，一个具有撤销/重做功能的GUI，以及“所有权”的问题。修改深度现有的代码之前，我考虑了不同的解决方案：

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<...> >

，我不真的知道在哪里使用shared_ptr和weak_ptr正确。

有什么建议吗？

来源

2013-11-14 Zyend

[boost :: ptr_list']怎么样（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，将原始指针保留给父代Node可能仍然是合理的，并且根本不使用任何弱指针。背后的安全机制是非空父节点总是存在的不变量。

另一种选择是仅在ChainDescriptor中使用shared_ptr并保留所有原始指针Node。这种方法避免了弱指针，并拥有干净的所有权策略（父节点拥有自己的子女）。

弱指针会帮助你自动管理内存，但是这背后是模糊的所有权逻辑和性能处罚。

来源

2013-11-14 10:38:15

+1提到原始指针的选项。我认为他们是表达m_parent所有权状况的正确工具。 – risingDarkness

@谢谢，我同意。我开始写这个方向的原型。 ChainDescriptor将包含shared_ptr列表。对于Node类，我开始编写weak_ptr 列表，但是在列表中搜索节点有点棘手，因为在weak_ptr中没有定义==运算符。 – Zyend

你是否很少通过''weak_ptr''访问父对象？如果是这样，''weak_ptr''是你最好的朋友。如果您需要始终访问父项，请在内部循环的某处查看原始指针。他们并不坏。 –

shared_ptr拥有智能指针，weak_ptr引用智能指针。

所以在你的情况我觉得ChainDescriptor应该使用shared_ptr（它拥有的节点）和Node应该使用m_childsweak_ptr为m_parent（只引用它）和shared_ptr（它拥有它们）。

来源

2013-11-14 10:38:08 Johny

你可以解释'weak_ptr'在父级的原始指针上的优点吗？ –

'weak_ptr'的使用是安全的。原始指针的有效性必须通过不变量来保证（如Sergey的回答中所述）。 'weak_ptr'的主要问题是它的性能影响 - 如果你需要速度，没有什么能够与原始指针竞争。 – Johny

'weak_ptr'的使用很复杂，我不知道它在哪里确实增加了安全性。这不仅仅是一个速度问题，它也是一个易用性的问题。如果'weak_ptr'保护程序员可能实际做出的某种错误，那将是一回事。但是在这种情况下，他的代码只支持一个父代，并且删除该父代会删除该子代，因此，一旦父代被删除，可能无法访问指向父代的指针。 –

通常的实现是为每个节点强有力地引用它的子节点（即保持它们活着），并且每个子节点都有一个弱引用返回给父节点。

原因是为了避免循环引用。如果只使用了强引用，那么你会遇到父引用计数从不下降到零的情况（因为孩子有引用），并且子引用计数永远不会降为零（因为父引用）。

我认为你的ChainDescriptor类可以在这里使用强引用。

来源

2013-11-14 10:44:51

通常的实现会使用指向父指针的原始指针。这里没有必要使用弱指针，因为所有权语义可以保证孩子无法活过父母。取决于结构：如果它是一个DAG，则必须共享子指针，否则，'unique_ptr'就可以完成这项工作，而复杂性和开销也会小得多。 –

真的......我的想法是，如果在某个时候需要一个'Node :: getParent（）'函数，那么你会希望它返回一个完整的'shared_ptr'，在这种情况下，它会更容易“升级”持有的'weak_ptr'而不是使用'enable_shared_from_this'。 –

@Tristan，我同意。 ChainDescriptor包含整个节点列表。但是，如果ChainDescriptor删除了一个节点（即chainDesc.removeNode（“blabla”）），它将从主列表中删除它，但也从所有其他具有“blabla”作为子节点的节点中删除它。 – Zyend

试图用某种智能替换原始指针指针将一般不起作用。智能指针具有与弱指针不同的语义，并且通常需要在更高的级别考虑这些特殊语义。这里最干净的解决方案是在ChainDescriptor中添加对复制的支持，实现深层复制。（我假设在这里你可以克隆Node，并且所有的Node都是总是拥有ChainDescriptor。）另外，为了撤消，你可能需要一个深拷贝;您不希望修改活动实例来修改为撤消保存的数据。

话虽如此，你的节点似乎被用来形成一棵树。在这种情况下，std::shared_ptr将工作，只要1）所有Node 总是“拥有”，通过无论是ChainDescriptor或父母 Node，和2）结构真的是一片森林，或至少 DAG的集合（当然，在任何已保存的实例中，您都不会更改）。如果结构可能会发生循环，则不能在此级别使用shared_ptr。您可能能够将节点列表和树结构抽象为单独的实现类，并且 ChainDescriptor保留shared_ptr。

（FWIW：我用了一个参考计数指针节点解析树我多年前写的，并且不同的实例可以分享子树，但我设计的，它从开始使用引用计数指针。由于构建树的方式，我保证不会有个周期。）

来源

2013-11-14 10:53:06

是的，一个节点总是由链或父节点开启。但是，如果从链中删除了一个节点（即chain.removeNode（“blabla”）），那么该机制也应该从它拥有它的任何节点的子列表中删除它。 – Zyend

@Zyend我不知道有哪个智能指针你的意思是你必须导航到父母，并从中删除节点？ –

@Zyend另外：你实际上将什么放在撤消列表中，并且当你制作时你如何期望它工作修改原始对象？从您的描述中，我得到了一个非常强烈的印象，即您需要深度复制（可能这些对象目前不可复制）。 –

C++：用共享和弱ptr替换原始指针

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