如何在一个容器中正确实例化一个对象并将 shared_ptr 存储在一个单独的容器中？答案

【问题标题】：How to properly instantiate an object in one container and store a shared_ptr to it in a separate container?如何在一个容器中正确实例化一个对象并将 shared_ptr 存储在一个单独的容器中？
【发布时间】：2021-03-04 10:47:43
【问题描述】：

假设我们有一个存储一些数据的结构或类：

struct Foo
{
    int bar;
}

还假设我想存储两个单独的向量；一个包含Foo 的实际实例和shared_ptr 的向量，这将允许我任意访问该数据：

std::vector<Foo> data; // Where the data actually is

std::vector<std::shared_ptr<Foo>> ptr_data; // A set of pointers to the elements in data

如何将一个元素插入到 data 向量中，然后添加一个指向该元素的相应 shared_ptr？ 我希望实际数据的唯一副本存在于data 向量。

我不相信我可以使用make_shared，因为我似乎找不到任何关于如何控制数据存储位置的文档。并且不应该在函数超出范围时收集匿名数据吗？

void addDataToVectors() 
{
    ptr_data.push_back(std::make_shared<Foo>( 20 )); // Can I put this into the data vector?
    // And shouldn't the data disappear as soon as this function ends?
}

我也试过这个：

void addDataToVectors() 
{
    data.push_back({ 20 }); // Add the instance to data
    // Attempt to create a shared pointer from the last address in data
    ptr_data.push_back(std::shared_ptr<Foo>(&data.back())); 
}

但这似乎不起作用。添加第一组数据及其指针是正确的，但ptr_data 向量中的每个后续push_back 似乎都会破坏除最后一个之外的所有条目。这种方法显然有问题，开始时感觉很糟糕。

对 STL 容器执行此操作的正确方法是什么？

【问题讨论】：

没有合适的方法来做这样的事情。 std::vector 和 std::shared_ptr 都不会按照您认为的方式工作。 shared_ptr 不指向存储在任何其他容器中的任何对象。 shared_ptr 存在的全部原因是它拥有对象，并且完全负责删除它。容器的全部原因是做同样的事情，但方式不同。除此之外，向量可以重新分配和移动它们的内容，这是一个完全不合逻辑的情况。选择一个，容器或 shared_ptr，但不能同时选择两者。
您可以拥有两个指向相同对象的共享指针容器，也可以拥有两个指向相同容器对象的共享指针。
一个对象只能有一个所有者（或共享所有者），因此当它的所有者被删除时，它只会被删除一次。容器拥有它们的对象，因此您不能将这些相同的对象赋予另一个所有者。你可以使用原始指针向量吗？只要您可以保证在对象向量被销毁后永远不会使用原始指针，那就没问题了。此外，您不能更改整数向量的内容，因为这会使您的原始指针无效。
如果您使用shared_ptrs，那么两个向量都需要包含shared_ptrs 到相同的Foos。如果您使用原始指针，那么每次添加 Foo 时都需要检查向量是否重新分配，如果确实如此，请重建原始指针向量。
另一种方法是忘记指针并将索引存储为std::vector<std::size_t> idx_data;

标签： c++ stl c++14 smart-pointers

【解决方案1】：

shared_ptr 确实不表示“指向由其他人管理的对象”。 shared_ptr 的意思是“指向一个对象，当最后一个 shared_ptr 消失时，该对象将被删除。” vector 拥有它的元素。 shared_ptr 拥有它所指向的内容。一个对象不能有两个所有者，除非这些所有者有一个预先安排的合作协议，共享指针彼此之间有这个协议。

如果您想拥有std::vector<Foo> data，则将原始指针（或引用）传递给其元素，但需要注意的是，如果修改了vector，这些指针（或引用）可能会变得无效。这种方法不是最安全的方法，但在某些情况下，它已经足够好了。 或者，如果元素从未从 data 中删除，那么您可以将索引传递给 data 而不是指针。

如果你想拥有std::vector<std::shared_ptr<Foo>> ptr_data，那么在每个声称拥有这些对象的容器中使用共享指针或弱指针。也就是说，data 也是shared_ptrs 的向量。

void addDataToVectors() 
{
    auto ptr = std::make_shared<Foo>(20);
    data.push_back(ptr);
    ptr_data.push_back(ptr);
}

如果你玩混搭，你还不如玩gas-and-match。

【讨论】：