使用 C++ 二叉搜索树的智能指针

Question

我在 C++ 中实现了一个二叉搜索树。我没有使用裸指针指向子节点，而是使用了std::shared_ptr。树的节点实现如下

struct treeNode;
typedef std::shared_ptr<treeNode> pTreeNode;

struct treeNode {
    T key;
    pTreeNode left;
    pTreeNode right;
    treeNode(T key) : key(key), left(nullptr), right(nullptr) {}
};

当从 BST 中删除一个节点时，其中一种情况是该节点只有一个子节点。节点被这个孩子简单地替换，如下所示：

             |        remove node                  
            node      --------->     |
               \                    right 
              right                

在类似的 Java 实现中，这可以编码为：

node = node.getRight();

在我的 C++ 实现中是：

node = node->right;

其中节点的类型为pTreeNode。

在 pTreeNode (std::shared_ptr<TreeNode>) 上调用 = 运算符时，将调用 node 的析构函数。指向底层TreeNode 的共享指针的数量为1，因此TreeNode 被销毁以释放其内存。当TreeNode（默认）析构函数被调用时，它的每个成员都会被销毁。这肯定会导致pTreeNode right 成员被销毁。问题是node->right 是分配给node 的内容。在测试我的 BST 时，它似乎工作正常，没有错误/内存泄漏。

• 我在做什么不安全吗？
• 如果不安全，我可以做些什么来解决这个问题？

我认为可能有效的“hack”是创建另一个指针以增加其引用计数。这会是一个适当的解决方案吗？

//increase reference to node->right by 1 so it doesn't get destroyed
pTreeNode temp(node->right);
node = node->right;

Answer 1

你显然是在假设，在

node = right;

shared_ptr 的赋值运算符可以在完成对right 的读取之前减少节点的计数（或者在增加right 使用的引用计数之前）。但是，根据 cppreference，使用

template<typename T>
template<typename U>
std::shared_ptr<T> &std::shared_ptr<T>::operator =(const std::shared_ptr<U> &);

作为

node = right; // std::shared_ptr<treeNode>

等价于

std::shared_ptr<treeNode>(right).swap(node);

这是安全的，因为right 被复制之前 node 的旧值被销毁。顺便说一句，我自己实现了一个共享指针，并且我看到“清理”旧值是我在operator = 中所做的最后件事，正是为了避免此类问题。 p>

Answer 2

• 我在做什么不安全吗？

不，据我所知是安全的。 left 或 right 节点实例将保持活动状态，直到它们的引用计数降至零。

• 如果不安全，我可以做些什么来解决这个问题？

您应该注意的唯一相关事情是不要在树实现之外分发任何节点作为shared_ptr。这些应该是std::weak_ptr 或原始指针。