C ++共享指針引用數組中的對象

Question

才剛剛開始研究智能指針，以及如何使用它們來提高代碼內的效率，我很好奇shared_ptr如何與數組/向量/容器中的類對象反應。

從我讀過的共享指針的一般要點來看，一旦所有指向一個對象的指針都被破壞或重新分配，該對象也將被破壞。 但是，如果我們的對象也存儲在數組/向量中，即使共享對象仍然可以訪問，共享指針是否仍會嘗試銷毀該對象。

有沒有什么辦法可以在設置數組時設置共享指針，這樣可以確保僅在清除數組/向量后才刪除對象，還是必須在數組中使用shared_ptr？

Answer 1

不建議將裸引用與shared_ptr混合使用。 主要原因是因為它違反了引用計數的概念，shared_ptr用來確定何時可以安全地解除分配引用的對象。 任何裸引用的生存期必須比壽命最長的shared_ptr的生存期短，否則崩潰就會醞釀。

如果您想在某種容器中包含一組對象，並且仍然能夠使用shared_ptr訪問這些對象，則最好使用shared_ptr的數組/向量/容器，因為這會使容器“折疊” ”可以說是shared_ptr概念。 這樣做的好處是，當從容器中刪除對象時，將不會立即釋放該對象，反之亦然，引用該對象的共享指針也是如此。

使用shared_ptrs容器的缺點是，由於實際上使用的是指向指針的指針，因此指針數學變得稍微困難​​些。

Answer 2

您應該僅以兩種方式使用共享指針：

1）創建新對象時，

std::shared_ptr<something> ptr(new something);

2）當您將共享指針復制到另一個指針時。

std::shared_ptr<something> copy(ptr);

因此，如果您在數組中創建對象，則它不適合共享指針方案。

如果要在向量中保存使用共享指針分配的對象，則必須保存其共享指針：

std::vector<std::shared_ptr<something> > my_vector;

my_vector.push_back(new something);

清除向量時，所有指針都將清除，因此僅由向量引用的對象將被刪除：

my_vector.clear();  // do "delete something" as required

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附帶說明一下，您在問題中說“更有效” ...共享指針並不是更有效，並且它們在軟件中創建的代碼的可能性也不會比您想象的要多。

C ++中非常重要的一點是例外。 保存在智能指針中的對象（在這種情況下，unique_ptr也起作用）將在異常時自動刪除。 這個非常重要。 例如：

std::shared_ptr<something> ptr(new something);

...
if(this_is_true) throw std::logic_error("something's wrong");
...

在上面的代碼中，指針ptr在拋出ptr之前自動被刪除。 這不是我所說的更有效，但是在清潔度方面要好得多。 如果您調用一個可以拋出的函數（例如，另一個new函數），則處理每個調用將變得非常乏味（即，您需要在每次調用中都進行一次try / catch，並且catch必須刪除指針並然后重新拋出。）

因此從某種意義上講，它是有效的。 但是，就執行速度而言，它可能比不使用共享指針快（或慢）。

Answer 3

指向子對象（數組元素或對象成員）的指針可能與指向整個對象的指針共享所有權。 使用模板構造函數為子對象創建shared_ptr ：

template< class Y > 
shared_ptr( const shared_ptr<Y>& r, T *ptr );

它接受任何類型的shared_ptr ，以及指向目標類型的指針（可能完全不相關）。 構造的shared_ptr與源對象r共享所有權，但是在取消引用時指向ptr 。

例如，創建一個指向std::array的第三個array元素的指針：

class foo {};
auto array = std::make_shared<std::array<foo, 16>>();
auto element_ptr = std::shared_ptr<foo>(array, array->data() + 2);

或對象的數據成員：

struct foo {
  int i;
};
auto some_foo = std::make_shared<foo>();
auto foo_member = std::shared_ptr<int>(some_foo, &some_foo->i);

可惜沒有像std::make_shared這樣方便的類型推斷“ make”功能，明確指定子對象的類型很煩人。 也許我們應該自己寫：

template <typename Object, typename SubObject>
inline std::shared_ptr<SubObject>
make_sub_ptr(const std::shared_ptr<Object>& c, SubObject* ptr) {
    return {c, ptr};
}

因此我們可以將早期的創建簡化為：

auto element_ptr = make_sub_ptr(array, array->data() + 2);
// ...
auto foo_member = make_sub_ptr(some_foo, &some_foo->i);

Coliru現場演示