如何避免使用 shared_ptr 悬空指针？

Question

我有一个类，其对象指针将作为键/数据添加到多个 std::map/std::unordered_map/hash（内部实现）中。为了自动删除我正在使用 shared_ptr 的对象。

我使用shared_ptr only 类设计了我的课程。

现在我想确保将来没有人这样做：

#include <memory>
#include <string>

class A {
 protected:
   struct this_is_private;

 public:
   explicit A(const this_is_private &) {}
   A(const this_is_private &, ::std::string, int) {}

   template <typename... T>
   static ::std::shared_ptr<A> create(T &&...args) {
      return ::std::make_shared<A>(this_is_private{0},
                                   ::std::forward<T>(args)...);
   }

 protected:
   struct this_is_private {
       explicit this_is_private(int) {}
   };

   A(const A &) = delete;
   const A &operator =(const A &) = delete;
};


::std::map<A*, int> m_error;
::std::map<::std::shared_ptr<A>, int> m_ok;

::std::shared_ptr<A> foo()
{
   ::std::shared_ptr<A> temp = A::create();

   A * obj_ptr = temp.get(); 
   m_error.insert(pair<A*, int>(obj_ptr, 10)); //How to make sure no one do this in future
   m_ok.insert(pair<::std::shared_ptr<A>, int>(temp,10)); //ok
}

Answer 1

如何避免 shared_ptr 悬空指针？

根本不存储指向对象的裸指针（也不是引用或迭代器），或者确保此类指针的生命周期比共享指针的生命周期短。后者的正确性不如前者的正确性那么容易证明。

如何确保将来没有人[存储裸指针]

除了完全封装对对象的访问之外，C++ 语言中没有任何功能可以阻止获取对象的地址并存储它。获取地址的程序员始终有责任确保生命周期是 - 并且将来会是 - 他们所期望的。改变对象生命周期的程序员有责任确保改变的生命周期不依赖任何东西。

有编程languages，被设计成不让程序员直接访问对象的地址，从而使此类错误成为不可能。 C++ 不是其中一种语言。

Answer 2

将您的 shared_ptr 隐藏在包装类“HiddenSharedPointer”中，这样​​您的类的用户就无法直接访问该对象。

#include <memory>
#include <list>
#include <utility>

class A 
{
public:
    class HiddenSharedPointer : private std::shared_ptr<A>
    {
    public:
        template<typename... Args>
        explicit HiddenSharedPointer(Args&&... args);
        HiddenSharedPointer(HiddenSharedPointer&) = default;
        HiddenSharedPointer(const HiddenSharedPointer&) = default;
        HiddenSharedPointer(HiddenSharedPointer&&) = default;
        HiddenSharedPointer& operator=(const HiddenSharedPointer&) = default;
        HiddenSharedPointer& operator=(HiddenSharedPointer&&) = default;

        // methods directly called on the underlying shared_ptr
        using std::shared_ptr<A>::reset;

        // methods called on the object referenced by the underlying shared_ptr
        void foo();
    };
private:
    explicit A()
    {}
    A(::std::string, int)
    {}
    A(const A &) = delete;
    const A &operator =(const A &) = delete;
public:
    template <typename... T>
    static HiddenSharedPointer create(T &&...args)
    {
        return HiddenSharedPointer(::std::forward<T>(args)...);
    }

    void foo()
    {
    }
};

void A::HiddenSharedPointer::foo()
{
    std::shared_ptr<A>(*this)->foo();
}

template<typename... Args>
A::HiddenSharedPointer::HiddenSharedPointer(Args&&... args)
    : std::shared_ptr<A>(new A(std::forward<Args>(args)...))
{}

std::list<std::pair<A::HiddenSharedPointer, int>> m_ok;

int main()
{
    A::HiddenSharedPointer temp = A::create();
    temp.foo();
    //auto plain_pointer_to_object = temp.get(); // does not compile
    m_ok.push_back(std::pair<A::HiddenSharedPointer, int>(temp, 10));

    temp.reset();

    return 0;
}

请注意，我将地图更改为对列表，因为如果使用地图，您必须为 HiddenSharedPointer 类提供 operator