如何遍历一系列 shared_ptr 对象？

Question

这更像是一个样式问题而不是性能问题。我刚刚将（大部分）我的指针转换为 shared_ptr 对象，并且不情愿地接受了weak_ptrs 作为原始指针的替代品。我的问题是，迭代共享指针对象的序列（比方说向量）的首选方法是什么？这是我一直在做的事情：

std::vector<std::shared_ptr<A>> my_sequence;
// Do something to fill my_sequence;

for (std::shared_ptr<A> const& ptr : my_sequence)
{
  ptr->AMethod();
}

这违反了 *don't use shared_ptr references* 规则，那么有什么好的替代方法，为什么？

我要问的问题是；该技术是否稳健，即。对于 AMethod() 超小和 my_sequence 超大，此方法是否会由于 shared_ptr 副本而开始不必要地阻碍性能？它可读吗？简单吗？

Answer 1

不使用 shared_ptr 引用的原因是因为您破坏了它试图保护自己免受伤害的机制。 IE。有一个潜在的悬空指针。如果您正在遍历容器，这应该不是问题，因为对象不会意外地消失在您身上。您只是不应该存储您以后可能会使用的 shared_ptr 引用。

即这很糟糕：

struct Y
{
    int y;
    Y() : y(1) {}
};

struct X
{
     shared_ptr<Y>& ref_shared_ptr_y;
     X(shared_ptr<Y>& y) : ref_shared_ptr_y(y) {}
};

void main()
{
    shared_ptr<Y> shared_ptr_y(new Y());
    X x(shared_ptr_y);
    y.reset();
    x.ref_shared_ptr_y->y;  // UB since x.ref_shared_ptr_y was deleted
}

shared_ptr 仅应在您确实需要在 2 个或更多位置之间共享对象所有权时使用。否则会导致不必要的开销，并表明您还没有真正考虑过所有者关系。如果您的所有权仅限于一个位置，请使用unique_ptr。

Answer 2

首先，免责声明：

shared_ptr 不是灵丹妙药。它应该在实际共享所有权时使用。非共享所有权由unique_ptr 表示，非所有权由（原始）引用表示。 weak_ptr 用于必须遵守但不拥有的shared_ptr……但通常不是针对陈旧指针的良好防御做法。默认为shared_ptr 直接进入最小公分母；这是糟糕的编程习惯。

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这里的选择是在shared_ptr< T >、shared_ptr< T const >、shared_ptr< T > const &、T const & 和T & 之间。假设您没有改变任何东西，但是序列可以改变它的对象，所以const 是可取的。这将范围缩小到 shared_ptr< T const >、shared_ptr< T > const & 和 T const &。

让我们将问题重新表述为，

shared_ptr< T > const & 是正确的选择吗？

据此评估备选方案。

• shared_ptr< T const >（按值传递共享指针）

  • +：直接的值语义；可以通过shared_ptr< T >
  • +：可复制或moved 扩大所有权池
  • +：将const 正确性传播到被调用函数
  • +：对对象的访问速度很快：包含直接指针参数
  • –：传递是昂贵的：复制两个机器字并原子接触一个引用计数
  • –：被调用函数与所有权语义有关

• shared_ptr< T > const &（通过引用传递共享指针）

  • +：传递与直接对象引用一样便宜
  • +：可复制以扩大所有权池

  • –: 失去const 被调用函数的正确性

    • 如果您改用shared_ptr< T const > const &，您将传递一个临时副本，并以这种替代方法和按值传递的缺点告终。

  • –: 对对象的访问需要通过额外的间接途径

  • –：被调用函数与所有权语义有关

• T const &（直接引用）

  • +：保留const的正确性
  • +：调用者不关心所有权语义
  • +：快速通过，一个机器字
  • +：快速访问函数的直接指针参数（即使这样）
  • –: 不能授予所有权

权衡一下，如果所有权没有被扩展（例如通过返回一个保留参数的对象），你真的应该传递一个简单的引用。在这种情况下，函数应该很少关心它的参数是如何拥有的。让它需要shared_ptr 以最糟糕的方式违反了关注点分离。您不能在拥有本地对象或成员子对象的同时仍然使用该函数。最糟糕的是，一切都变得更加复杂。

如果所有权可能扩展到其他人，这将是首先使用shared_ptr 的理由，那么您应该始终传递shared_ptr< [const] T > 值。是的，它确实会在调用时复制shared_ptr。但是复制shared_ptr 的昂贵部分是更新引用计数，而不是将指针压入堆栈。如果您授予所有权，则无论如何您都希望更新引用计数。获取传递的值和move 它，它不 触及引用计数。完成此操作后，您将没有任何优点和许多缺点来传递引用。