C++：创建共享对象而不是指向对象的共享指针答案

【问题标题】：C++: Creating a shared object rather than a shared pointer to an objectC++：创建共享对象而不是指向对象的共享指针
【发布时间】：2010-12-10 16:08:45
【问题描述】：

boost::shared_ptr 真的很困扰我。当然，我理解这种东西的用途，但我希望我可以使用shared_ptr<A> as 和A*。考虑以下代码

class A
{
public:
    A() {}
    A(int x) {mX = x;}
    virtual void setX(int x) {mX = x;}
    virtual int getX() const {return mX;}
private:
    int mX;
};


class HelpfulContainer
{
public:
    //Don't worry, I'll manager the memory from here.
    void eventHorizon(A*& a)
    {
        cout << "It's too late to save it now!" << endl;
        delete a;
        a = NULL;
    }
};


int main()
{
    HelpfulContainer helpfulContainer;

    A* a1 = new A(1);
    A* a2 = new A(*a1);
    cout << "*a1 = " << *a1 << endl;
    cout << "*a2 = " << *a2 << endl;
    a2->setX(2);
    cout << "*a1 = " << *a1 << endl;
    cout << "*a2 = " << *a2 << endl;
    cout << "Demonstrated here a2 is not connected to a1." << endl;

    //hey, I wonder what this event horizon function is.
    helpfulContainer.eventHorizon(a1);

    cout << "*a1 = " << *a1 << endl;//Bad things happen when running this line.
}

创建 HelpfulContainer 的人并没有考虑其他人想要保留指向 A 对象的指针。我们不能给 HelpfulClass boost::shared_ptr 对象。但我们可以做的一件事是使用 pimlp 习语创建一个 SharedA，它本身就是一个 A：

class SharedA : public A
{
public:
    SharedA(A* a) : mImpl(a){}
    virtual void setX(int x) {mImpl->setX(x);}
    virtual int getX() const {return mImpl->getX();}
private:
    boost::shared_ptr<A> mImpl;
};

然后主函数可以是这样的：

int main()
{
    HelpfulContainer helpfulContainer;

    A* sa1 = new SharedA(new A(1));
    A* sa2 = new SharedA(sa1);
    cout << "*sa1 = " << *sa1 << endl;
    cout << "*sa2 = " << *sa2 << endl;
    sa2->setX(2);
    cout << "*sa1 = " << *sa1 << endl;
    cout << "*sa2 = " << *sa2 << endl;
    cout << "this demonstrates that sa2 is a shared version of sa1" << endl;

    helpfulContainer.eventHorizon(sa1);
    sa2->setX(3);
    //cout << "*sa1 = " << *sa1 << endl;//Bad things would happen here
    cout << "*sa2 = " << *sa2 << endl; 
    //but this line indicates that the originally created A is still safe and intact.
    //only when we call sa2 goes out of scope will the A be deleted.
}

所以，我的问题是这样的： 上述模式是一个好的模式，还是有什么我还没有考虑。我当前的项目继承了一个类似上面的HelpfulContainer 类，它删除了我需要的指针，但我仍然需要 HelpfulContainer 中存在的数据结构。

更新：question 是一个后续问题。

【问题讨论】：

如果 HelpfulContainer 想要获得指针的所有权，它应该使用正确的语义来这样做。接口eventHorizon 的名字很糟糕，因为它没有解释正在发生的事情，并且它所采用的参数应该表明所有权正在转移（比如 std::auto_ptr 或其新的替代品 std::unique_ptr）。这两个都表明 HelpfullContainer 对象正在获取该对象的所有权，因此在调用后它将不再有效。所以你证明了一点，在 C++ 代码中，不了解语言语义的人可能会写得很糟糕。

标签： c++ shared-ptr smart-pointers pimpl-idiom

【解决方案1】：

shared_ptr 的全部意义在于它（及其副本）拥有它所指向的对象。如果您想为管理其生命周期的容器提供A，那么您根本不应该使用shared_ptr，因为它不能满足您的需求； HelpfulContainer 只知道如何成为动态创建的对象的唯一所有者，因此您需要给它一个指向不属于其他任何对象的对象的指针。

我认为通常一个对象关心它自己的生命周期是很糟糕的设计（也有例外）。如果一个对象可以完成一项工作，而其他东西管理它的创建和销毁，选择最简单的生命周期策略（例如本地/自动变量），通常会更有用。

如果您绝对必须在两个不合作的事物之间共享所有权（例如 shared_ptr 和 HelpfulContainer），那么您将不得不使用某种代理技术。

不过，在这种情况下，HelpfulContainer 似乎对您的情况没有多大帮助。

【讨论】：

+1：只需更改该死的容器（并仔细检查使用它的代码），例如添加一个采用shared_ptr 的重载可能很有用。

【解决方案2】：

我不确定这对你有什么作用。

如果helpfulContainer.eventHorizon() always 删除了它的参数，那为什么不只传递一个（原始）A 类的新副本：

  helpfulContainer.eventHorizon(new A(sa1));

或者，如果helpfulContainer.eventHorizon() 只是有时删除它的参数，然后调用

  helpfulContainer.eventHorizon(new SharedA(sa1));

在选择不删除的情况下会泄露 SharedA 和原始 A (sa1)。

【讨论】：

eventHorizon 不会删除指针，而是将其存储在某个数据结构中的某个位置的情况如何。如果关联的shared_ptrs都被删除了，那么说明数据结构中隐藏了一个无效的指针。
如果您知道 eventHorizon 将获得指针的所有权，并最终将其删除，并且您需要为自己保留所有权 - 然后传递一个新副本，如第一种形式我展示了（helpfulContainer.eventHorizon(new A(sa1));）。
@John Berryman：也许我误解了你的评论。对于您的第一句话：如果 eventHorizon 持有指针，并在空闲时将其删除，并且您仍然需要访问同一对象，那么您的建议可能会有所帮助。但是您需要非常彻底地重构您的代码，以便除非通过 SharedA 对象，否则永远不会使用指向原始 A 对象的指针。任何将两者混为一谈的尝试都会导致许多哀号和咬牙切齿。我认为您还需要一个用于 SharedA(const SharedA&) 的专用复制构造函数，它复制 mImpl。
@John Berryman：你的第二句话：我不明白你的意思。如果真的， all 的 shared_ptr 被删除（在容器内部和外部） - 我假设您的意思是“销毁”而不是“删除”，因为 boost::shared_ptr 是object - 那么你在任何地方都没有任何无效的指针。除非你混合了指向同一个对象的原始指针和共享指针......但你永远不想这样做。

【解决方案3】：

因此，您正在创建一个可以删除的替身 (SharedA)。尽管这有点尴尬，但我想有必要使用您的旧 API。稍微改进一下：允许从 shared_ptr 构造 SharedA，但不能反过来 - 然后仅在绝对必须时使用 SharedP：

int main()
{
  HelpfulContainer helpfulContainer;

  boost::shared_ptr<A> sa1(new A(1));

  // deletes its parameter, but that's okay
  helpfulContainer.eventHorizon(new SharedA(sa1)); 
}

【讨论】：

【解决方案4】：

对底层指针类型的隐式转换与 shared_ptr 的预期用途不一致，因为您可以非常容易地将 shared_ptr 传递给函数等，而不会意识到这一点。

在我看来，HelpfulContainer 没什么用，应该修复或放弃。

如果这不可能，那么最好的方法可能是复制您要传入的 A 并将副本传递给容器。

【讨论】：