使用 shared_ptr 时出现分段错误答案

【问题标题】：Segmentation fault when using a shared_ptr使用 shared_ptr 时出现分段错误
【发布时间】：2015-02-23 09:48:11
【问题描述】：

我正在制作一个粒子系统，但我正在为如何构建我的代码而苦苦挣扎。这个想法是用户可以创建一个或多个ParticleEmitter 对象，这些对象通过ofxCurlNoise 对象传递给ParticleManager 对象。

现在，我希望当用户更新 ParticleEmitters 对象时，ParticleManager 对象会看到所做的更改。所以我使用了共享指针，但我在不同的时间都有分段错误，无论是我使用ParticleEmitter（程序启动时的分段错误）还是vector<ParticleEmitter>（程序退出时的分段错误）。

这有什么问题？有没有一种设计模式可以做我想做的事情？

ofApp.h

#include "ofxCurlNoise.h"

class ofApp : public ofBaseApp{

    // ParticleEmitter particleEmitter;
    vector<ParticleEmitter> particleEmitters;
    ofxCurlNoise curlNoise;

    public:
        void setup();

};

ofApp.cpp

#include "ofApp.h"

void ofApp::setup(){
    // This produces a segfault as soon as the program starts
    // particleEmitter.setup();
    // curlNoise.setup(particleEmitter, 1024*256);

    // This produces a segfault when the program exits
    ParticleEmitter emitter;
    emitter.setup();
    particleEmitters.push_back(emitter);
    curlNoise.setup(particleEmitters, 1024*256);    

}

ofxCurlNoise.h

#include "ParticleManager.h"

class ofxCurlNoise {    

    ParticleManager particleManager;

    public:
        void setup(ParticleEmitter& emitter, int n);
        void setup(vector<ParticleEmitter>& emitters, int n);

    private:
        void setup(int n);    

};

ofxCurlNoise.cpp

#include "ofxCurlNoise.h"

void ofxCurlNoise::setup(ParticleEmitter& emitter, int n){
    particleManager.addEmitter(shared_ptr<ParticleEmitter>(&emitter));
    setup(n);
}

void ofxCurlNoise::setup(vector<ParticleEmitter>& emitters, int n){
    for(auto& e : emitters){
        particleManager.addEmitter(shared_ptr<ParticleEmitter>(&e));
    }
    setup(n);
}

void ofxCurlNoise::setup(int n){
    particleManager.setup(n);
}

ParticleManager.h

#include "ParticleEmitter.h"

class ParticleManager{    

    vector<shared_ptr<ParticleEmitter>> emitters;

    public:
        void addEmitter(const shared_ptr<ParticleEmitter>& emitter);
        void setup(int n);
};

粒子管理器.cpp

#include "ParticleManager.h"

void ParticleManager::setup(int n){
    //...
}

void ParticleManager::addEmitter(const shared_ptr<ParticleEmitter>& emitter){
    emitters.push_back(emitter);
}

【问题讨论】：

引用 SO 指南：“寻求调试帮助的问题必须包括所需的行为、特定问题或错误以及在问题本身中重现它所需的最短代码。没有明确问题陈述的问题是没有用的给其他读者。”
@UlrichEckhardt 这个确实实际上包含识别错误所需的代码和相当清晰的问题陈述。这不是一个很好的问题，但我见过更糟糕的情况。
在std::shared_ptr 中，您只能保留动态创建的对象（由new）...据我所知-您将传递给std::shared_ptr vector<ParticleEmitter> 中的任何内容...
它没有main()，它有一堆不同的类和函数，所以既有缺失又有多余的部分。这与引用的规则 @Angew 形成对比。
是的，如果我不够清楚，对不起。这是openFrameworks的代码，程序启动时会调用ofApp::setup()。

标签： c++ c++11 design-patterns overloading shared-ptr

【解决方案1】：

std::shared_ptr 不是这样工作的。您正在堆栈上创建 ParticleEmitter 的实例，但 std::shared_ptr 用于管理在堆上创建的实例。在您的代码中，当您向ParticleManager 添加一个新发射器并将其包装到共享指针中时，当particleEmitters 向量被销毁时，发射器将被销毁（反过来，您的ofApp 实例也被销毁）并因此被销毁。

当ofApp 的实例被销毁时，ofxCurlNoise 和particleEmitters 的实例都被销毁（按此顺序）。因此，ofxCurlNoise 将反过来破坏 particleManager，它管理您的共享指针，然后删除您的粒子发射器（最初是在堆栈上创建的）。完成所有操作后，particleEmitters 向量将被销毁，运行时系统将再次尝试销毁您的粒子发射器，从而导致您看到的错误。

此外，共享指针用于建模共享所有权语义，我在您的用例中没有看到。我认为您最好使用std::unique_ptr 来管理在堆上创建的实例，或者根本不使用智能指针并在堆栈上创建所有内容（您几乎已经在这样做了）。

【讨论】：

+1，有一点点挑剔：OP 将 shared_ptrs 指向 vector 中的元素，而不是局部变量。
好的，我现在明白了。所以 shared_ptr 不是正确的工具。但问题是我不想在ofApp 类中使用指向ParticleEmitters 对象的指针。但是，必须在 ParticleManager 中看到对 ofApp 中的 ParticleEmitter 所做的更改。我怎样才能做到这一点？
@ElieGnrd 首先，您需要澄清所有权语义。谁拥有粒子发射器，即谁应该负责管理它们的生命周期？
ofApp 拥有ParticleEmitters
您可以在堆上创建发射器并将它们存储在 ofApp 中的 std::unique_ptrs 向量中。然后，您可以将实例作为原始指针传递，也可以传递对向量的引用。或者您可以在堆栈上创建它们并让它们由向量管理，并传递对向量的引用。

【解决方案2】：

你不应该像这里那样从普通指针创建 shared_ptr：

 shared_ptr<ParticleEmitter>(&e)

这会尝试释放 ParticleEmitter 两次。一次作为持有 ParticleEmitter 对象的向量超出范围，一次作为 shared_ptr 超出范围。

【讨论】：

内置指针，例如ParticleEmitter*，不是智能指针。
那你在创建shared_ptr的时候需要一个普通的指针，没有别的办法使用
最佳实践是使用 make_shared() 创建 shared_ptr。但你是对的，我本来可以更准确的。

【解决方案3】：

void ofxCurlNoise::setup(vector<ParticleEmitter>& emitters, int n){
   for(auto& e : emitters){
    particleManager.addEmitter(shared_ptr<ParticleEmitter>(&e));
  }
  setup(n);
}

看起来您正在从“堆栈”分配的对象中创建共享指针。您应该使用new 或make_shared<ParticleEmitter> 构造ParticleEmitter 对象，但是当调整向量的大小并将ParticleEmitter 复制到新对象时会发生这种情况位置shared_ptr<ParticleEmitter> 指向错误的地址。另外，当向量超出作用域时，元素会被破坏。

【讨论】：

e 不是堆栈对象，它是对 std::vector 管理的对象的引用
它不在堆栈上，但看起来确实如此。除了由向量控制的销毁之外，当向量的大小发生变化时，它还会移动到另一个内存位置。

【解决方案4】：

当传递一个指向shared_ptr 的指针时，后者获得它的所有权并管理它。当您将指针传递给已由 std::vector 管理的对象时，它迟早会被删除两次，这当然是行不通的。 shared_ptr 必须传递一个尚未由另一个类管理的指针。

所以而不是：

shared_ptr<ParticleEmitter>(&e)

您必须创建ParticleEmitter 对象的副本

用途：

shared_ptr<ParticleEmitter>(new ParticleEmitter(e))

或者更好：

std::make_shared<ParticleEmitter>(e)

这两种方法都需要ParticleEmitter 有一个复制构造函数。

如果ParticleEmitter 是一个重类并且你想避免对其进行深拷贝，那么它必须实现移动语义（移动构造函数）并使用：

std::make_shared<ParticleEmitter>(std::move(e))

【讨论】：