如何打破这个 std::shared_ptr 参考周期？

Question

通常，我会用weak_ptr 打破shared_ptrs 的循环。但在这个例子中我看不到如何做到这一点：

struct A;
struct B;
struct C;
struct D;

struct Cache {
    std::shared_ptr<A> a;
    std::shared_ptr<B> b;
    std::shared_ptr<C> c;
    std::shared_ptr<D> d;
};

struct A {
};

struct B {
    // Same 'a' as in the Cache
    std::shared_ptr<A> a;
};

struct C {
    // Holds a backreference to the cache
    std::shared_ptr<Cache> cache;
};

struct D {
    // Same 'c' as in the cache
    std::shared_ptr<C> c;
};

A、B 等之间从来没有任何循环。唯一的循环是对Cache 的反向引用。只要任何人（Cache 本身除外）拥有shared_ptr<C>，Cache 就需要保持活力，因此仅使用weak_ptr<Cache> 将不起作用。例如：

std::shared_ptr<Cache> make_cache() {
    auto cache = std::make_shared<Cache>();
    cache->a = std::make_shared<A>();
    cache->b = std::make_shared<B>();
    cache->b->a = cache->a;
    cache->c = std::make_shared<C>();
    cache->c->cache = cache;
    cache->d = std::make_shared<D>();
    cache->d->c = cache->c;
    return cache;
}

void use_cache() {
    auto a = make_cache()->a;
    // No need to keep the Cache around

    auto b = make_cache()->b;
    // b->a must be valid

    auto c = make_cache()->c;
    // c->cache must be valid

    auto d = make_cache()->d;
    // d->c (and therefore d->c->cache, etc.) must be valid
}

我知道通常这需要垃圾收集器，但我希望在这种特定情况下，可以使用 shared_ptr 的 aliasing constructor (8) 或其他东西来完成一些技巧。

Answer 1

“只要任何人（缓存本身除外）拥有shared_ptr<C>，缓存就需要保持活动状态。”

这表明 C 控制了整个结构的最终寿命。 所以，缓存不应该组成C吗？