指向其他许多对象的有效成员指针

Question

假设我有一个图表，每个节点可能包含其他节点的值。假设计算该值的复杂性相当高（ ~O(n^4) ）。因此，我想存储为每个关系计算的值。我是 C++ 的新手，所以这就是我得到的（不包括构造函数等，为了简单起见使用 struct）：

struct Node{
    long id_;
    const std::shared_ptr<Node> left_;
    const std::shared_ptr<Node> right_;
    const std::shared_ptr<Node> up_;
    const std::shared_ptr<Node> down_;
    std::unordered_map<std::shared_ptr<Node>, double> otherValues;
    
    double calculate(Node other);   // do math based on neighboring nodes
};

所以假设节点很少被删除但经常被添加，我想知道这是否是正确的方法？最初，我打算选择weak_ptr，因为所有节点也都存储在其他地方，但是每当我查找下一个节点（一直如此）时，我都必须转换为shared_ptr。我读过的这本书以及大多数文章都指出，如果可能的话，应该使用智能指针，但我想知道原始指针是否是这里更有效的方法。但是我不知道如何在这里实现这些，同时仍然安全。

任何建议将不胜感激！

编辑：我已更改 otherValues 以反映示例的其余部分。

Answer 1

很多时候，您希望通过坐标而不是仅相对访问节点，在这种情况下，您会得到这样的结果：

class Coordinate {
   int x, y;
};
enum Direction4 {
   Left, Up, Right, Down
};
Coordinate operator+(Coordinate, Direction4);

class Node {
    Graph* graph;
    Coordinate coordinate;
    Node* getAdjacent(Direction4 dir);
    double calculate(Node other);
};

class Graph {
    std::unordered_set<Coordinate, Node> nodes;
};

Node* Node::getAdjacent(Direction4 dir) {
    Coordinate coord = coordinate + dir;
    auto it = graph->nodes.find(coord);
    if (it == graph->nodes.end()) return nullptr;
    return &(it->second);
}

您可以通过坐标立即访问任何节点。图拥有节点，节点不拥有彼此。事实上，节点甚至不相互引用。这意味着我根本不必担心内存泄漏、重新分配或死指针。所有这些问题都完全消失了。