简化使用C ++中的共享指针的方法

Question

我正在忙于设计一个新的C ++应用程序。 在此应用程序中，我想最大程度地减少指针的潜在错误，并且由于该应用程序应为纯C ++（没有.Net或其他花哨的东西），因此我正在研究共享指针，并考虑在各处使用共享指针（而不是普通指针）。

我想出了一些技巧来简化共享指针的使用，例如：在类中使用typedef，如下所示：

class X
   {
   public:
      ...
      typedef std::shared_ptr<X> Ptr;
   };

这样，您可以轻松编写X :: Ptr，它比在任何地方都比“ std :: shared_ptr”更容易编写。

我还注意到共享指针的一些缺点：

• 我在所有使用共享指针的地方都需要包含<memory>
• 我只想使用指针就不能使用前向声明

还有其他技巧可以使共享指针更易于使用吗？

Answer 1

别！

最小化指针错误的唯一方法是使用正确的指针类型。 那就是类型 ，复数。

共享指针不是灵丹妙药。 当您拥有周期性引用时，它们会立即成为内存泄漏（并且，如果计划在所有地方使用它们，它们将会很快显示出来）

如果您想要无错误的C ++应用程序，则必须为此而努力。 您必须了解您的应用程序。 您必须了解不同对象的所有权语义。 共享指针只为您提供共享所有权，这通常是一个不错的最低分母。 其他所有内容都可以由共享所有权代替，并且可以正常工作。

但是默认情况下是一个对象是由一个其他实体所拥有。 它由一个函数拥有，并且应该在该函数返回时销毁，或者由一个类拥有，或者其他任何东西。 通常，您根本不需要指针。 该对象可能按值存储在std::vector 。 或者它只是局部变量或类成员。 如果它是一个指针，通常最好用scoped_ptr表示，或者最好是一个允许所有权转移的指针（ unique_ptr或auto_ptr ）。

如果您无法保证对象的生存期或所有权，则可能会使用shared_ptr 。 但是，当您使用它时，还需要使用weak_ptr来中断周期。

实际上，更好的方法是尽可能避免指针。 当您确实需要一个指针时，请使用一种可能具有最具体的所有权语义的指针（最好使用scoped_ptr ，它根本不允许所有权转移，然后，如果需要的话，请退回到允许您移动所有权的指针，例如作为unique_ptr ，并且只有在万不得已时才应使用shared_ptr ，它允许您在任意数量的客户端之间自由共享所有权。

您无需挥动魔杖就能使C ++代码“正常工作”。 实现此目标的唯一方法是编写良好的C ++代码。 您可以通过了解和使用可用的工具来做到这一点，而不是假装“嘿， shared_ptr就像一个垃圾收集器，不是吗？如果我可以忽略所有对象生存期或内存泄漏的问题，用它”。

Answer 2

不要只选择一个智能指针在任何地方使用。 并非每个螺丝都是十字头。

此外，您可以对任何智能指针使用与原始指针完全相同的前向声明：

struct X;

...
std::shared_ptr<X> ptr;  // legal

struct X {};
ptr = std::shared_ptr<X>(new X); // legal

这是我第二次听到对SO的这种误解，而且完全是100％错误的。

Answer 3

关于typedef ，您应该看一下这个问题 ，它可以解决完全相同的问题。

对于第二部分，我相信您会误认为std::shared_ptr可以用于不完整的类型，如N3225的20.9.10.2/2中所指定：

shared_ptr的模板参数T可能是不完整的类型。

如果您当前的实现不支持该功能，那么我认为应该将其视为错误。

Answer 4

在代码中，通常会先有一个“约定”，然后您遵循该约定，只要在整个团队等中一致地进行，人们就可以理解它。

最好在“转发”文件中声明共享指针typedef。 像这样：

namespace boost { template< typename T > class shared_ptr; }

namespace MyStuff
{
   class Foo;
   class Bar;
   class Baz;

   typedef boost::shared_ptr<Foo> FooPtr;
   typedef boost::shared_ptr<Bar> BarPtr;
   typedef boost::shared_ptr<Baz> BazPtr;

}

有时您可能希望使用除shared_ptr以外的其他指针，但是您的约定将是对XPtr使用不同的符号，即shared_ptr。

当然，您可以使用其他符号。

我认为我们使用FooWeakPtr表示weak_ptr<Foo> FooConstPtr表示shared_ptr<const Foo>

例如。

应该在您的编码标准文件中。

Answer 5

我更喜欢这种方法：

   namespace Internal
   {
      template <class T>
      struct DeclareShared
      {
         typedef std::shared_ptr<T> type;
      };

      template <class T>
      struct DeclareUnique
      {
         typedef std::unique_ptr<T> type;
      };
   }

   // Inherit one of these classes to use a generic smart pointer interface.

   // If class is abstract, use this interface.
   template <class T>
   struct SharedAbstract
   {
      typedef typename Internal::DeclareShared<T>::type APtr;
   };

   template <class T>
   struct Shared
   {
      typedef typename Internal::DeclareShared<T>::type Ptr;

      template <class... P>
      static Ptr shared(P&&... args) 
      { 
         return std::make_shared<T>(std::forward<P>(args)...); 
      }
   };

   template <class T>
   struct UniqueAbstract
   {
      typedef typename Internal::DeclareUnique<T>::type AUPtr;
   };

   template <class T>
   struct Unique
   {
      typedef typename Internal::DeclareUnique<T>::type UPtr;

      template <class... P>
      static UPtr shared(P&&... args) 
      { 
         return std::unique_ptr<T>(new T(std::forward<P>(args)...)); 
      }
   };

为作用域ptr等添加了更多接口，并且您可以根据需要执行以下操作：

struct Foo : public Shared<Foo>, public Unique<Foo>
{};

Foo::Ptr foo = Foo::shared();
Foo::UPtr unique = Foo::unique();

我不确定VS10如何处理可变参数模板，但是至少在GCC4.5 +上可以正常工作。