Question

我无法理解智能指针在C ++ 11中作为类成员的用法。我已经阅读了很多关于智能指针的内容，我想我确实理解unique_ptr和shared_ptr / weak_ptr的工作原理。我不明白的是真正的用法。似乎每个人都建议使用unique_ptr作为几乎所有时间的方式。但是，我将如何实现这样的事情：

class Device {
};

class Settings {
    Device *device;
public:
    Settings(Device *device) {
        this->device = device;
    }

    Device *getDevice() {
        return device;
    }
};    

int main() {
    Device *device = new Device();
    Settings settings(device);
    // ...
    Device *myDevice = settings.getDevice();
    // do something with myDevice...
}

假设我想用智能指针替换指针。由于unique_ptr，getDevice()无效，对吧？那是我使用shared_ptr和weak_ptr的时候？无法使用unique_ptr？在我看来，大多数情况shared_ptr更有意义，除非我在一个非常小的范围内使用指针？

class Device {
};

class Settings {
    std::shared_ptr<Device> device;
public:
    Settings(std::shared_ptr<Device> device) {
        this->device = device;
    }

    std::weak_ptr<Device> getDevice() {
        return device;
    }
};

int main() {
    std::shared_ptr<Device> device(new Device());
    Settings settings(device);
    // ...
    std::weak_ptr<Device> myDevice = settings.getDevice();
    // do something with myDevice...
}

这是要走的路吗？非常感谢！

Answer 1

由于unique_ptr，getDevice()无效，对吗？

不，不一定。这里重要的是为您的Device对象确定适当的所有权政策，即谁将成为您的（智能）指针指向的对象的所有者。

它将是Settings对象单独的实例吗？当Device对象被破坏时，Settings对象是否必须自动销毁，还是应该比该对象更长？

在第一种情况下，std::unique_ptr是您所需要的，因为它使Settings成为指向对象的唯一（唯一）所有者，并且是唯一负责其销毁的对象。

在此假设下，getDevice()应该返回一个简单的观察指针（观察指针是指针不能使指向的对象保持活动状态）。最简单的观察指针是原始指针：

#include <memory>

class Device {
};

class Settings {
    std::unique_ptr<Device> device;
public:
    Settings(std::unique_ptr<Device> d) {
        device = std::move(d);
    }

    Device* getDevice() {
        return device.get();
    }
};

int main() {
    std::unique_ptr<Device> device(new Device());
    Settings settings(std::move(device));
    // ...
    Device *myDevice = settings.getDevice();
    // do something with myDevice...
}

[注1： 你可能想知道为什么我在这里使用原始指针，当时每个人都在告诉原始指针是坏的，不安全的和危险的。实际上，这是一个宝贵的警告，但重要的是将它置于正确的上下文中：原始指针在用于执行手动内存管理时不好，即通过new分配和释放对象和delete。当纯粹用作实现引用语义的方法并传递非拥有，观察指针时，原始指针中没有任何本质上的危险，除非可能因为人们应该注意不要取消引用悬空指针。 - 结束注1 ]

[注2： 正如评论中出现的那样，在这种特殊情况下，所有权是唯一的和始终保证拥有的对象存在（即内部数据成员device永远不会是nullptr），函数getDevice()可能（也许应该）返回引用而不是指针。虽然这是真的，但我决定在这里返回一个原始指针，因为我认为这是一个简短的答案，可以概括为device可能是nullptr的情况，并显示原始指针是好的，只要不使用它们进行手动内存管理。 - END NOTE 2 ]

当然，如果您的Settings对象不拥有该设备的独占所有权，则情况完全不同。例如，如果Settings对象的销毁不应该意味着对Device对象的破坏，则可能就是这种情况。

只有你作为你的程序设计师才能说出来;从你提供的例子中，我很难判断是否是这种情况。

为了帮助您解决这个问题，您可能会问自己除了Settings之外是否有任何其他对象有权保持Device对象存活，只要它们指向它，而不仅仅是被动的观察者。如果确实如此，那么您需要共享所有权政策，这是std::shared_ptr提供的内容：

#include <memory> class Device { }; class Settings { std::shared_ptr<Device> device; public: Settings(std::shared_ptr<Device> const& d) { device = d; } std::shared_ptr<Device> getDevice() { return device; } }; int main() { std::shared_ptr<Device> device = std::make_shared<Device>(); Settings settings(device); // ... std::shared_ptr<Device> myDevice = settings.getDevice(); // do something with myDevice... }

注意，weak_ptr是观察指针，而不是拥有指针 - 换句话说，如果指向对象的所有其他拥有指针的话，它不会使指向的对象保持活动状态超出范围。

weak_ptr优于常规原始指针的优点是，您可以安全地判断weak_ptr是否悬空（即它是否指向有效对象，或者如果最初指向的对象已被销毁）。这可以通过调用expired()对象上的weak_ptr成员函数来完成。

Answer 2

class Device {
};

class Settings {
    std::shared_ptr<Device> device;
public:
    Settings(const std::shared_ptr<Device>& device) : device(device) {

    }

    const std::shared_ptr<Device>& getDevice() {
        return device;
    }
};

int main()
{
    std::shared_ptr<Device> device(new Device());
    Settings settings(device);
    // ...
    std::shared_ptr<Device> myDevice(settings.getDevice());
    // do something with myDevice...
    return 0;
}

week_ptr仅用于参考循环。依赖图必须是非循环定向图。在共享指针中有2个引用计数：1表示shared_ptr s，1表示所有指针（shared_ptr和weak_ptr）。删除所有shared_ptr后，将删除指针。当weak_ptr需要指针时，lock应该用于获取指针（如果存在）。

为类成员使用智能指针

2 个答案: