c++ - 使用智能指针建模所有权的含义

Question

我目前正在手动管理项目中对象的生命周期。我正在考虑切换到智能指针，特别是 tr1::shared_pointer 和 tr1::weak_ptr。但是，我发现了一些问题，并希望就最佳实践获得一些意见。

考虑下面的类图:

在此图中，粗箭头表示与所有权语义的关联(源负责删除一个或多个目标)。细箭头代表没有所有权的协会。

据我所知，实现与所有权语义关联的一种方法是使用 tr1::shared_ptr(或其集合)。可以使用 tr1::shared_ptr 或 tr1::weak_ptr 实现其他关联。如果前者可能导致循环引用，则禁止使用前者，因为这会阻止资源的正确释放。

如您所见，类 Edge 和 Side 之间有一个关联环。我可以通过使用 tr1::weak_ptrs 实现从 Edge 到 Side 的“左”和“右”关联来轻松打破这一点。但是，我更喜欢使用智能指针在代码中记录关联的所有权语义。所以我只想对图中粗箭头表示的关联使用 shared_ptrs，对其他所有内容使用 weak_ptrs。

现在我的第一个问题是:我应该如上所述自由使用 weak_ptr，还是应该尽可能少地使用它们(只是为了避免循环引用)？

下一个问题是:假设我有一个计算一组顶点平均值的函数。进一步假设我已经实现了从多面体到它的顶点的关联，如下所示:

class Vertex;
class Polyhedron {
protected:
    std::vector<std::tr1::shared_ptr<Vertex> > m_vertices;
};

并且我已经实现了从一个边到它的顶点的关联，如下所示:

class Vertex;
class Side {
protected:
    std::vector<std::tr1::weak_ptr<Vertex> > m_vertices;
};

请注意，边的顶点集是多面体顶点集的子集。现在假设我有一个计算一组顶点平均值的函数。该函数当前声明如下:

const Vertex centerOfVertices(std::vector<Vertex*> vertices);

现在，如果我如上表示关联，如果我理解正确的话，我突然需要两个函数:

const Vertex centerOfVertices(std::vector<std::tr1::shared_ptr<Vertex> > vertices);
const Vertex centerOfVertices(std::vector<std::tr1::weak_ptr<Vertex> > vertices);

因为我无法在 shared_ptr vector 和 weak_ptr vector 之间进行转换。这对我来说很有趣。我想知道我应该采取什么方法来避免这种情况。

Answer 1

However, I would prefer using the smart pointers to document, in code, the ownership semantics of the associations.

如你所愿。毕竟，这就是他们完美表达的内容。

So I would like to use shared_ptrs only for the associations represented by thick arrows in the diagram, and weak_ptrs for everything else.

去做吧，有一个警告:您的所有权看起来不像共享所有权，它简单，是唯一的所有权。因此，这里合适的智能指针不是 shared_ptr 而是 std::unique_ptr，然后弱指针将只是原始指针。

Now if I represent the associations as above, I suddenly need two functions …

是的。好吧，或者你使用模板。

或者，由于该函数实际上对共享所有权根本不感兴趣，您可以将原始指针传递给它，但这当然意味着首先从您的结构中获取原始指针，这需要为客户端增加一个步骤，这可能对界面不利。