C++ 中的适配器设计模式和内存管理

Question

考虑以下情况：我有一个 C++ 模块，它以 XML 节点作为输入，将其转换为其他数据结构，然后返回结果。

现在这个模块是使用TinyXML 实现的，所以它把TinyXML 类作为输入（特别是一个TiXmlNode）。这是一个问题，因为它迫使任何想要使用我的模块的人使用 TinyXML 来表示整个文档树。例如，如果RapidXML 用户想要使用我的模块，他将无法使用，因为该模块需要一个 TinyXML 节点（以及后续的子节点），而不是 RapidXML 节点。显然，这是一个糟糕的设计，因为可重用性差。

为了解决这个问题，我愿意申请Dependency inversion principle。所以我设计了这个极其简化的、类似 DOM 的界面：

class Node
{
    public:
        enum Type { TYPE_ELEMENT, TYPE_TEXT };

        virtual ~Node() { }
        virtual Type getType() = 0;
        virtual Node* getParentNode() = 0;
        virtual Node* getPreviousSibling() = 0;
        virtual Node* getNextSibling() = 0;
};

class Element : public Node
{
    public:
        virtual ~Element() { }
        virtual const char* getName() = 0;
        virtual Node* getFirstChild() = 0;
        virtual Node* getLastChild() = 0;
        virtual const char* getAttribute(const char* name) = 0;
};

class Text : public Node
{
    public:
        virtual ~Text() { }
        virtual const char* getText() = 0;
};

然后我使用Adapter 设计模式实现这些接口，包装等效的TinyXML 类。或者至少我尝试：

class AdapterNode : public Node
{
    private:
        const TiXmlNode& node;
    public:
        AdapterNode(const TiXmlNode& node) : node(node) { }
        virtual Node* getFirstChild() { Uh... oh, wait.

你可以看到我正在进入一个内存管理的噩梦：我应该在这里返回一个预先存在的、已经分配的节点。事实上，我有一个预先存在的、已分配的 TiXmlNode（可通过node->FirstChild() 访问），但这是一个 TiXmlNode，而不是一个节点！写入return new AdapterNode(node->FirstChild()) 会导致明显的内存泄漏，因为新分配的AdapterNode 永远不会被任何人获得delete。

我想到了一些解决这个内存管理问题的解决方案，但大多数都有些难看。我在这里寻求建议：对于这种情况，您首选的解决方案是什么？

Answer 1

简单的解决方案：使用智能指针。（智能指针是确定对象生命周期的“简单”方法）

例如，这里最简单的方法是使用 new 创建对象，然后在 std::shared_ptr（或 boost::shared_ptr）中返回它。

优化解决方案：使用对象池并提供指针或引用类型，确保您无法删除提供的对象。

取决于您的数据：通过副本返回。

Answer 2

选择方法最显着的缺点之一是抽象层的开发人员承担了重大负担。我会说这就像把 RapidXml 类变成 TinyXml 一样难，所以你不会用这个新的抽象层得到任何东西。顺便说一句，您在尝试从 Node::getFirstChild 方法返回 'new AdapterNode(node->FirstChild())' 时已经犯了一个错误：如果第一个孩子是一个元素，您将无法将 AdapterNode 转换为 AdapterElement。还有性能和内存开销，可能会限制可重用性以及绑定到特定的 XML 库。

我想到了一些东西，比如让 Node（以及 Element、Text 等）本身成为底层实现的智能指针。例如：

class XmlApi; class Node { public: void * getLowLevelInterface() const; XmlApi * getApi() const; ~Node(); Node(Node const &); Node const & operator =(Node const &); private: void * lowLevelInterface; XmlApi * api; }; class Element : Node { }; class Text : Node { }; class XmlApi { public: // Node -> more specific interface conversions. virtual bool ToElement(Node const &, Element &) const = 0; virtual bool ToText(Node const &, Text &) const = 0; // Node memory management virtual void acquireNode(Node const &) const = 0; virtual void releaseNode(Node const &) const = 0; // Node API enum Type { TYPE_ELEMENT, TYPE_TEXT }; virtual Type getType(Node const &) const = 0; virtual Node getParentNode(Node const &) const = 0; virtual Node getPreviousSibling(Node const &) const = 0; virtual Node getNextSibling(Node const &) const = 0; // Element API virtual char const * getName(Element const &) const = 0; virtual Node getFirstChild(Element const &) const = 0; virtual Node getLastChild(Element const &) const = 0; virtual char const * getAttribute(Element const &, char const *) const = 0; // etc. };

当然，为从 XmlApi 到 Node、Element 和 Text 的适当方法添加内联包装器是有意义的，但这只是一个次要的实现细节。

这里的主要优点是开销要少得多（它仍然存在，例如将字符串转换为 char const *）并且为特定的 Xml 库实现实现要简单得多。您只需解压缩“低级”节点指针，将其传递给“低级”API 并打包结果。没有（几乎没有，参见字符串转换）内存管理或复杂的继承层次结构。 Node、Element等类的实现是固定的，只需要编写一次，唯一变化的部分就是XmlApi。

UPD：如果您可以使用模板使您的库成为仅标头，您甚至可以通过将 XmlApi 转换为模板参数来消除所有虚拟方法调用开销。

Answer 3

你应该做的是一次创建整个树，从某个主对象中拥有它，然后从中返回预分配的节点。

XMLTree xml("xmlfilename.xml");
Node* ptr = xml.GetNode("beginning");

另外，比起某种getType() 函数，更喜欢使用强类型和dynamic_cast。