c++ - 如何处理指针成员的不同所有权策略？

Question

考虑以下类结构:

class Filter
{
    virtual void filter() = 0;
    virtual ~Filter() { }
};

class FilterChain : public Filter
{
    FilterChain(collection<Filter*> filters)
    {
         // copies "filters" to some internal list
         // (the pointers are copied, not the filters themselves)
    }

    ~FilterChain()
    {
         // What do I do here?
    }

    void filter()
    {
         // execute filters in sequence
    }
};

我在库中公开这个类，所以我无法控制它的使用方式。

我目前遇到一些关于 Filter 对象所有权的设计问题 FilterChain 持有指向的指针。更具体地说，以下是 FilterChain 的两种可能使用场景:

• 场景 A:我的库中的一些函数正在构建一个(可能很复杂的)过滤器链，根据需要分配内存，并返回一个新分配的 FilterChain 对象。例如，其中一个函数从一个文件构造一个过滤器链，它可以描述任意复杂的过滤器(包括过滤器链的过滤器链等)。该功能的用户负责在工作完成后销毁对象。
• 场景 B:用户可以访问一堆 Filter 对象，并希望以特定方式将它们组合到过滤器链中。用户构造 FilterChain 对象供自己使用，然后在用完后销毁它们。当引用它们的 FilterChain 被销毁时，Filter 对象不得被销毁。

现在，在 FilterChain 对象中管理所有权的两种最简单的方法是:

• FilterChain 拥有 Filter 对象。这意味着 FilterChain 引用的对象在 FilterChain 的析构函数中被销毁。这与场景 B 不兼容。
• FilterChain 不 拥有 Filter 对象。这意味着 FilterChain 的析构函数什么都不做。现在场景 A 出现了问题，因为用户必须知道所涉及的所有 Filter 对象的内部结构，以便将它们全部销毁而不遗漏一个，作为父级 FilterChain 不会自己做。那只是糟糕的设计，并要求内存泄漏。

因此，我需要更复杂的东西。我的第一个猜测是设计一个带有可设置 bool 标志的智能指针，指示智能指针是否拥有该对象。然后，FilterChain 不是获取指向 Filter 对象的指针集合，而是获取指向 Filter 对象的智能指针集合。当 FilterChain 的析构函数被调用时，它会销毁智能指针。然后，智能指针本身的析构函数将销毁指向的对象(Filter 对象)当且仅当指示所有权的 bool 标志已设置。

我感觉这个问题在 C++ 中很常见，但我在网上搜索流行的解决方案或巧妙的设计模式时并不是很成功。事实上，auto_ptr 在这里并没有真正的帮助，shared_ptr 似乎有点矫枉过正。那么，我的解决方案是不是一个好主意？

Answer 1

这里的智能指针并不过分:显然，您有一个设计问题，需要以某种方式仔细考虑对象的生命周期和所有权。如果您希望能够在运行时重新修补过滤器图中的过滤器，或者能够创建复合 FilterChain 对象，则尤其如此。

使用 shared_ptr 将一次性消除大部分问题，并使您的设计更加简单。我认为这里唯一可能存在的问题是您的过滤器是否恰好包含循环。如果你有某种反馈循环，我可以看到这可能会发生。在这种情况下，我建议让所有 Filter 对象都归一个类所有，然后 FilterChain 将存储指向 Filter 对象的弱指针。

我敢打赌，过滤阶段的执行时间将远远超过取消引用智能指针的额外开销。 shared_ptr 被设计得非常轻量级。