使用智能指针实现容器

Question

好的，所以每个人都知道应该像瘟疫一样避免原始指针并更喜欢智能指针，但是这个建议在实现容器时是否适用？这就是我想要完成的：

template<typename T> class AVLTreeNode {
public:
    T data;
    unique_ptr<AVLTreeNode<T>> left, right;
    int height;
}

Unique_ptr 可以使容器函数编写起来更麻烦，因为我不能让多个原始指针以一种优雅的方式临时指向同一个对象。例如：

unique_ptr<AVLTreeNode<T>> rotate_right(unique_ptr<AVLTreeNode<T>> n1)
{
    unique_ptr<AVLTreeNode<T>> n2 = n1->left;

    n1->left = n2->right;
    n2->right = n1;
    // n1 must now be referenced through the longer name n2->right from now on
    n2->right->recalculate_height();
    n2->recalculate_height();

    return n2;
}

（在这个例子中这没什么大不了的，但我可以想象它怎么会成为一个问题）。我是否应该将这些问题作为强烈暗示容器应该使用旧的new、delete 和原始指针来实现？避免编写析构函数似乎非常麻烦。

Answer 1

Herb Shutter 在his GoTW series 中对不使用 shared_ptr 作为参数有非常明确的指导：

准则：不要将智能指针作为函数参数传递，除非 您想使用或操作智能指针本身，例如 共享或转让所有权。

还有这个……

准则：更喜欢按值、* 或 & 传递对象，而不是通过智能传递对象 指针。

Answer 2

如您所示，在实现容器时，我通常不使用智能指针。原始指针（恕我直言）不像瘟疫一样要避免。当您想要强制执行内存所有权时，请使用智能指针。但通常在容器中，容器拥有构成数据结构的指针所指向的内存。

如果在您的设计中，AVLTreeNode 唯一地拥有它的左右子节点，并且您想用 unique_ptr 来表达这一点，那很好。但是，如果您希望 AVLTree 拥有所有 AVLTreeNodes，并且使用原始指针这样做，那同样有效（并且是我通常编码的方式）。

相信我，我不反对智能指针。我是发明unique_ptr的人。但unique_ptr 只是工具箱中的另一个工具。在工具箱中拥有好的智能指针并不是万能的，盲目地使用它们并不能代替精心设计。

更新回复评论（评论框太小）：

我经常使用原始指针（很少拥有）。开源项目libc++ 中有一个很好的我的编码风格示例。可以在“Browse SVN”链接下浏览源代码。

出于异常安全的考虑，我更喜欢资源的每次分配都可以在某个析构函数中释放，即使通常的释放发生在析构函数之外。当分配由单个指针拥有时，智能指针通常是工具箱中最方便的工具。当分配由比指针更大的东西（例如容器或类Employee）拥有时，原始指针通常是构成更大对象的数据结构的一个方便部分。

最重要的是，我从不分配任何资源而不知道哪个对象拥有该资源，无论是智能指针、容器还是其他。

Answer 3

std::shared_ptr 没有这些限制。尤其是多个shared_ptr-instances 可以引用同一个对象。

Answer 4

小修正：不应该像瘟疫一样避免使用原始指针（哎呀，不是每个人都知道这个事实），但应该尽可能避免手动内存管理（通过使用容器而不是动态数组或智能指针），所以在你的函数中，只需在您的 unique_ptr 上执行 get() 以进行临时存储。

Answer 5

您提供的代码编译没有问题

#include <memory>
template<typename T> class AVLTreeNode {
public:
    T data;
    std::unique_ptr<AVLTreeNode<T>> left, right;
    int height;
};
int main()
{
    AVLTreeNode<int> node;
}

测试编译：https://ideone.com/aUAHs

就我个人而言，我一直在对树使用智能指针，即使我们唯一的东西是 std::auto_ptr

至于rotate_right，它可以通过调用unique_ptr::swap来实现