C++：作为引用或指针的基本类型成员变量

Question

我想知道在 C++ 中解决设计困境的最佳方法可能是什么...

我有一个类，其中包含另一个类的Base 类型的成员变量，并且创建的真实对象创建为Derived 的Base。

类不需要修改这些变量，它只是使用它们。其他人正在创建这些变量。这些Derived 类还需要转到我类中的容器（std::vector、QList 等）类，因此它们应该执行正确的复制构造和分配。

所以，我想知道什么是最好的：

1. 将成员变量创建为Base*，让我们管理它们以及它们使用的内存。这会导致典型的内存泄漏问题...有人在不再使用对象时忘记删除它。
2. 将成员变量创建为Base&，让我们祈祷它们在超出范围时不会消失。

Answer 1

拥有引用成员变量总是一个糟糕的选择，因为编译器生成的赋值和移动赋值会做错事，或者不是人们所期望的。

对成员变量坚持使用指针或智能指针。

Answer 2

@hansmaad 是对的，如果您在控制对象的生命周期时遇到问题，您应该与创建或管理它的人共享其所有权。
您有 2 个选择：
1) boost::shared_ptr 或 std::tr1::shared_ptr
您可以轻松地将此类用于任何类型Base，而无需更改Base，但是如果您在多线程环境中工作，则很难实现shared_ptr 的线程安全，并且不要忘记您是否将对象创建为使用此类之一进行共享，您不应直接管理对象的生命周期，并且从原始指针创建新的共享对象是不合法的，您应该始终复制构造共享对象。例如：

boost::shared_ptr<Base> sharedObject( new Drived() );
boost::shared_ptr<Base> validCopy( sharedObject );    // Ok share ownership
Base* p = sharedObject.get();
boost::shared_ptr<Base> invalidCopy( p );    // Error, can't create new shared_ptr from raw pointer

2) boost::intrusive_ptr
您可以轻松地使其线程安全，并且可以将其作为原始指针或智能指针传递，因为它可以从原始指针构造，因为引用计数是在类中实现的，但是您应该更改类的定义并添加引用计数机制

Answer 3

我会为您的向量（即vector<Base *>，而不是vector<Base>）和您的容器类使用指针，原因如下：

• 如果将派生对象存储在向量中，则该向量可能会重新调整大小，这会导致所有对象“移动”到内存中的新位置。这将使所有未完成的指针和引用无效
• 如果您的容器包含引用，您将无法像包含指针那样轻松地复制它，因为引用只能在定义时绑定（因此在构造函数中通过MyClass::MyClass(int &a) : memberA(a) {}，如果有记忆的话）李>
• 可以根据需要通过其他方式（例如设置方法）更改指针，并且可以在缺少信息的情况下设置为 null

就所有权而言，jrok 是第一个说的：shared_ptr<> 是你的朋友。不要重新发明轮子，只需使用标准库为您简化事情。在这种情况下，您唯一需要担心的是循环指针（即对象指向自身，因此始终存在有效指针）。

Answer 4

引用成员变量首先要考虑的是你的类（不是Derived，将有一个数据成员是指针或引用Base 的类）是否需要值语义（这是另一个换句话说，“正确地复制和分配”）。

如果是这样，那么引用成员变量或多或少马上就不可能了，因为它们不能被重新安置。在一些奇怪的情况下，你仍然可以使用它们，但你不妨假设你不会，并使用指针。

引用数据成员有时对具有“实体语义”的类型很有用（也就是说，它们根本不赋值，可能复制也可能不复制），但它们仍然不会给您带来很多好处。他们还可能会引诱您编写带有const Base& 参数的构造函数并将其存储在引用数据成员[*] 中。

谁拥有对象（并负责释放它）完全独立于您使用的是指针还是引用。可能有一个一般约定不要对你拥有的东西使用引用（并且应该是一个约定不要对你拥有的东西使用原始指针，你应该选择或编写一个合适的智能指针。智能指针类可以保存一个原始指针）。但这只是惯例。当且仅当你有一个指针时，你不应该假设你管理内存。

总结：使用指针，然后单独决定如何管理内存。

[*] 这是一个错误，因为最终有人会在初始化程序中意外使用临时对象，然后您的类的实例及其引用数据成员将比临时对象寿命更长。出于这个原因，在返回后存储引用以供使用的事物不应采用const & 参数，即使它们不修改对象也是如此。他们可以改用const *。在 C++11 中，如果还有右值引用重载，我想它们可能没问题，以防止为临时选择 const& 重载，但这不是我尝试过的东西。

Answer 5

您应该考虑所有权。谁拥有这些对象？如果这个问题没有明确的答案，您应该使用std::shared_ptr<Base>（共享所有权）。如果有一个类拥有该对象而所有其他类只使用它们，您可以使用std::unique_ptr<Base>，一个像boost::ptr_vector 这样的指针容器，或者如果没有多态性，它只拥有具体实例的类。在所有其他类中，您可以对对象使用普通指针（首选作为类成员）或引用（首选作为参数，如果不允许 null）。

案例 1 - 共享所有权

class IWorkOnBaseObjects
{
    std::vector<std::shared_ptr<Base>> mySubset;
};

class MeToo
{
    std::shared_ptr<Base> iNeedThisOne;
};

案例 2

class HomeOfBaseObjects
{
    std::vector<std::uniqe_ptr<Base>> baseObjects;
};

class IWorkOnBaseObjects
{
    std::vector<Base*> mySubset;
};

案例 3

class A : public Base{};
class B : public Base{};

class HomeOfAObjects
{
    std::vector<A> aObjects;
};

class HomeOfBObjects
{
    std::vector<B> bObjects;
};

class INeedABaseObject
{
    Base* thisOne;
};