C++中指针到指针的替代方案是什么？

Question

我发现在我的游戏中有几个地方需要使用指向指针的设计。例如，我有一个名为OpenGLRenderer的类，它会创建网格并给出顶点/索引/纹理坐标数据、材质等属性。接着，有一个名为ResourceManifest的类，它会从文件缓存网格/材质，并在加载这些资源时使用OpenGLRenderer的实例来创建它们的实例。因此，这里存在一种耦合关系。

通常我喜欢在编码时采用RAII设计，这使我想到以下关系：

ResourceManifest(OpenGLRenderer** renderer);

因为当OpenGL上下文已被拆除并且所有OpenGL状态特定的内容需要重新初始化时，例如重新创建窗口时，我只需重新创建OpenGLRenderer并让构造函数/析构函数完成所有工作，而使用它的ResourceManifest将永远不会知道。 我想知道的是，这是否足够证明使用普通的指针对指针，是否有更现代的工具或技术可用？ 例如，我一直在研究各种智能指针，但它们无法处理手头的问题，因为我想重新创建托管对象而不传递新的智能指针。

- KaiserJohaan

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您可以拥有一个指向智能指针的智能指针。 - Ben Voigt

这可能是一个可怕的hack，所以我只作为评论发布；您能否使用placement new和显式的dtor调用重新分配OpenGLRenderer，从而保持内存地址不变？（免责声明：我是一个完全的图形新手） - bitmask

参考指针是否太明显了？或者使用包装类型，存储对该包装实例的引用或指针，并让包装器的OpenGLRenderer*成员更新为不同的渲染器。 - Jonathan Wakely

给予投票者的建议：请不要认为这是基于个人观点的，我们需要干净的语义。@JonathanWakely 提出的是最佳替代方案。 - πάντα ῥεῖ

使用双指针并没有什么完全错误的地方。但是你可以考虑将渲染器封装在RenderingEngine类或类似的类中，然后只需传递对引擎的引用并让它管理渲染器即可。为了避免内存碎片化，应该避免在图形应用程序中不断重建动态结构。或者，您可以考虑使用观察者模式，但我认为这是过度思考了。您仍然是在反向解决问题。请考虑使用场景图。 - paddy

Answer 1

正如其他人已经说过的，你可以引用一个智能指针。

不过，如果你还想提供比智能指针更多的功能，尤其是当底层数据结构不是同种类型时，你可以将代码变成一个迭代器。这又要看你如何使用指针。然后，无论你最终使用哪个接口，它本身都可以被智能指针包装。

- Cos314

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这不是一个答案 :-/ 无法评论并不意味着您可以使用答案代替。 - Nikos C.

@NikosC 好的，我不想违反规定或任何事情。如果我不能在答案或评论中发表评论，那么我的唯一选择是获得50个积分吗？ - Cos314

@Cos314 我不会在这个问题上投票，但我建议你不要把评论发布为答案，因为这样做无法帮助你达到50的声望。 - paddy

@Cos314 避免抱怨。避免问反问。提出一个编辑，展示你想要说明的替代选项（最好附带一些代码示例）。 - πάντα ῥεῖ

好的。我明白了。我并不想抱怨，如果有这种感觉，我很抱歉。我真的是在问：获得50分是唯一可以添加评论的方式吗？我在思考，也许我可以添加一个只能在某人（更高声誉）批准后发布的评论。 - Cos314

我认为迭代器模型并没有涵盖OP（原发布者）的问题，他指出至少有一个共享的OpenGLRenderer。 - πάντα ῥεῖ

Answer 2

我想知道是否有足够的理由使用普通的指针指针，还有其他更现代的工具或技术可用吗？在您特定的场景中，您可以使用类似以下的内容：

1. ResourceLoader是一个类，其中包含std::map<ResourceId, std::weak_ptr<OpenGLResource> >，其中OpenGL资源是由OpenGL资源使用的通用类。ResourceID是您用于标识特定资源的任何内容（文件名等）。

2. 当您加载新资源时，ResourceLoader会检查weak_ptr的映射并将其转换为shared_ptr并返回它们。如果映射中没有weak_ptr或者它们为NULL，则创建新的shared_ptr，将其weak_ptr推入映射中，并返回它。

   半C ++伪代码（未经检查，很可能包含拼写错误和语法错误）：

     typedef std::shared_ptr<Resource> ResourcePtr;
     typedef std::weak_ptr<Resource> ResourceWeakPtr;
     typedef std::map<ResourceId, ResourceWeakPtr> ResourceMap;
   
     class Loader{
     public:
          ....            
         ResourcePtr loadResource(ResourceId id){
                ResourceMap::iterator found = resoruceMap.find(id);
                ResourcePtr result;
                if ((found == resourceMap.end()) || !(result = found->second.lock())){
                     result = createResource(id);
                     resourceMap.insert(std::make_pair(id, ResourceWeakPtr(result)));
                }
                return result;                     
         }
         void reloadAllResources(){
                for (ResourceMap::iterator i = resourceMap.begin(); i != resourceMap.end(); i++){
                     ResourcePtr cur = i->second.lock();
                     if (cur)
                          cur->reload();
                }
         }
     protected:
         ResourceMap resourceMap;
         ResourcePtr createResource(ResourceId id){
               return ResourcePtr(new Resource());
         }
     };  
   

3. 当您想要重新加载丢失的资源时，只需遍历resourceMap，并在每个未过期的对象上调用reload。请参见reloadAllResources

- SigTerm

Answer 3

我甚至不确定我完全理解你的问题，但让我试着回答一下：你可以使用std::weak_ptr吗？

考虑以下（人为制造的）示例：

#include<memory>
#include<iostream>

class Renderer {
 public:
  Renderer()
      : m_calls(0) { }
  void render() {
    m_calls++;
    std::cout<<"Issued render call #"<<m_calls<<std::endl;
  }
  void reset() {
    std::cout<<"Reset called"<<std::endl;
    m_calls = 0;
  }
 private:
  size_t m_calls;  
};

class Context {
 public:
  Context(std::shared_ptr<Renderer> prenderer)
      : m_prenderer(prenderer) {
  }
  void build_cache() {
    if(auto renderer = m_prenderer.lock()) {
      renderer->render();
    } else {
      std::cout<<"Handle the case when I don't have a renderer to work with"<<std::endl;
    }
  }  
 private:
  std::weak_ptr<Renderer> m_prenderer;  
};


int main() {
  auto renderer = std::make_shared<Renderer>();
  Context ctx(renderer);
  ctx.build_cache();
  ctx.build_cache();
  std::cout<<"Here I reset the renderer"<<std::endl;
  renderer->reset();
  ctx.build_cache();

}

编译为：g++ example.cpp -std=c++11（gcc 4.7.2）。输出：

Issued render call #1
Issued render call #2
Here I reset the renderer
Reset called
Issued render call #1

std::weak_ptr 的目的是共享指针而不共享所有权。因此，您可以重置或完全重新创建您的 Renderer，并且对于 Context 来说都是无关紧要的。此外，将其解引用为空指针具有明确定义的行为。

- Escualo

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我认为这并不能解决问题。如果创建了一个新的“Renderer”，那么如何更新“Context::m_prenderer”？ - Jonathan Wakely

@JonathanWakely 您说得对 - 我没有回答这个问题 (我尝试重置共享指针，并希望弱指针将解引用到新的共享指针，但显然不起作用)。 换句话说...通过调整它，我正在收敛到"指向指针"的情况，这使我陷入了原来的困境。 哦好吧！ - Escualo