C++：用共享和弱 ptr 替换原始指针

Question

我的程序遇到了设计问题。 我必须管理属于根 ChainDescriptor 的 Nodes 对象。

基本上如下所示：

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;
};

ChainDescriptor 类拥有所有节点并负责删除它们。 但是这些类现在需要在另一个程序中使用，一个具有撤消/重做功能的 GUI，具有“所有权”的问题。 在深入修改现有代码之前，我正在考虑不同的解决方案：

• 使用shared_ptr 和各自的list<shared_ptr<...> >
• 使用weak_ptr 和各自的list<weak_ptr<...> >

在上面的例子中，我真的不知道在哪里正确使用shared_ptr和weak_ptr。

有什么建议吗？

Answer 1

试图用某种智能替换原始指针 指针一般不起作用。智能指针有 与弱指针不同的语义，通常，这些 特殊语义需要在更高层次上考虑 等级。这里“最干净”的解决方案是添加对复制的支持 在ChainDescriptor，实现深拷贝。 （我想 在这里你可以克隆Node，并且所有Node都是 始终由 ChainDescriptor 拥有。）此外，对于撤消，您可以 无论如何都需要深拷贝；你不想修改 活动实例来修改为撤消保存的数据。

话虽如此，您的节点似乎被用来形成一棵树。在 在这种情况下，std::shared_ptr 将起作用，只要 1) 所有Node 始终由ChainDescriptor 或父母“拥有” Node，和 2) 这个结构真的是一片森林，或者至少 DAG 的集合（当然，您没有进行更改 在任何已保存的实例中）。如果结构是这样的 可能会出现循环，那么此时您不能使用shared_ptr 等级。您也许可以抽象出节点列表和 树成一个单独的实现类，并有 ChainDescriptor 保留 shared_ptr 到此。

(FWIW：我为 我多年前写的解析树，以及不同的实例 可以共享子树。但我从 开始使用引用计数指针。而且由于如何 树建好了，我保证不会有 循环。）

Answer 2

通常的实现是每个节点对其子节点具有强引用（即保持它们处于活动状态），并且每个子节点对父节点具有弱引用。

这样做的原因是为了避免循环引用。如果只使用强引用，那么您将遇到这样一种情况：父引用计数永远不会降为零（因为子引用有引用），而子引用计数永远不会降为零（因为父引用有引用）。

我认为您的 ChainDescriptor 类可以在这里使用强引用。

Answer 3

您可以将shared_ptr 用于m_childs，将weak_ptr 用于m_parent。

但是，保留指向父 Node 的原始指针并且根本不使用任何弱指针可能仍然是合理的。这背后的保障机制是non-null parent总是存在的不变量。

另一种选择是仅在ChainDescriptor 中使用shared_ptr，并在Node 中保留所有原始指针。这种方法避免了弱指针并且拥有清晰的所有权策略（父节点拥有他们的子节点）。

弱指针将帮助您自动管理内存，但其背后是模糊的所有权逻辑和性能损失。

Answer 4

shared_ptr 拥有智能指针，weak_ptr 正在引用智能指针。

所以在你的情况下，我认为ChainDescriptor 应该使用shared_ptr（它拥有节点），Node 应该使用weak_ptr 来表示m_parent（它只引用它）和shared_ptr 来表示@987654329 @（它拥有它们）。