c++ - 存储数据的对象和存储数据智能指针的对象

Question

假设我想在我的银河帝国中组织舰队。

class Fleet
{
    string m_commander;
    int m_totalShips;
}


class GalacticEmpire
{
    string m_coolName;
    string m_edgyTitleOfTheRuler;
    /*Problem line number1*/
}

GalacticEmpire是一个对象，它将拥有并控制仅属于我的帝国的一切 - 它将存储其数据的所有字节。

但是我的GalacticEmpire不存在于虚空中(我的意思是技术上它确实存在)，有 StarSystem由它控制。

class StarSystem
{
    string m_name;
    color m_starColor;
    /*Problem line number2*/
}

现在StarSystem不应该存储任何原始数据 - 它只需要能够指向 Fleet该站位于其范围内。

现在是问题。

如何GalacticEmpire应该存储Fleet以便它可以访问它们并销毁它们(完全从程序中)，同时如何 StarSystem应该能够指向Fleets以便它可以迭代它们？换句话说，应该如何Problem line number1和Problem line number2看起来像？

选项#1:

问题行号1 = vector<Fleet> m_fleets

问题行号2 = vector<shared_ptr<Fleet>> m_fleets

选项#2:

问题行号 1 = 问题行号 2=vector<shared_ptr<Fleet>> m_fleets

Answer 1

这似乎是对象设计中的一个有趣的练习。让我们天真地尝试一些东西。

class GalacticEmpire
{
    std::string m_coolName;
    std::string m_edgyTitleOfTheRuler;
    std::vector<Fleet> fleets;
};

这似乎是正确的 - 帝国拥有自己的舰队，它们排列在容器( vector )中，我们不需要在这里使用任何间接 - vector 存储 Fleet 对象。

现在，让我们在 StarSystem 中使用 View 指针:

class StarSystem
{
    string m_name;
    color m_starColor;
    std::vector<Fleet*> fleets;
}

我们将使用来自 GacticEmpire::fleet 的地址填充 StarSystem::fleets，乍一看似乎可行。

不幸的是，这个解决方案非常脆弱。如果Empire碰巧添加了新的舰队，它会通过向GacticEmpire::fleets vector 添加对象来实现这一点，并且会使存储在中的地址无效StarSystem::舰队。不太好!

第二次尝试:

 class GalacticEmpire
 {
    // ...
    std::vector<std::unique_ptr<Fleet>> fleets;
 };

和 StarSystem::fleets 存储由 GacticEmpire::fleets 的 unique_ptr 管理的(非拥有)指针。这解决了我们添加新队列的问题 - 即使将新元素推送到 vector 使指向 unique_ptr 的指针无效，由所述 ptr 管理的指针仍然有效。

但是，此解决方案有两个缺点:性能下降。可以直接存储在车队 vector 中的对象现在是动态创建的。访问这些需要间接方式，这都会对性能造成严重影响。

另一个问题是合乎逻辑的 - 我们已经解决了添加新舰队的问题，但是如果舰队被删除怎么办？我们确实需要从预期的星际系统中清理这支舰队!

让我们想一下。很明显，一个StarSystem可以驻扎多个舰队，但一个舰队只能驻扎在一个StarSystem内。让我们使用此信息:

class Fleet
{
    string m_commander;
    int m_totalShips;
    StarSystem* stationed_system;
};

我们将指向该舰队托管的 StarSystem 的指针添加到舰队本身。现在，当一个帝国失去一支舰队时，我们应该能够从驻扎在星际系统的舰队列表中清除该舰队。但是，我们如何找到它呢？在 vector 中迭代？这相当慢。让我们改为执行 unordered_set ，这样我们就能够在恒定时间内找到(并删除)一个舰队!

class StarSystem
{
    std::unordered_set<Fleet*> fleets;
};

现在，唯一剩下的就是确保我们在类之间引入某种类型的友元，并添加一些私有(private)和公共(public)功能，这将保证无论何时舰队被移除，它也会从其星际系统中移除。这是留给读者的。