在C++中实现弱入侵指针

Question

弱指针类似于智能指针，但是来自弱指针的引用不会防止垃圾回收，并且在使用之前必须检查它们的有效性。

在我们的项目（Linderdaum Engine http://www.linderdaum.com）中，我们使用侵入式指针。为了避免循环引用和孤岛问题，我们实现了以下方式的弱侵入式指针：

namespace LPtr
{
    clPtr<iObject> GetObjectsGraphPtrWrapper( sEnvironment* Env, iObject* Obj, size_t Generation );
};

/// Intrusive weak smart pointer
template <class T> class clWeakPtr
{
public:
    /// default constructor
    clWeakPtr(): Env( NULL ), FObject( NULL ), FGeneration( 0 ) {}
    explicit clWeakPtr( T* Ptr )
     : Env( Ptr ? Ptr->Env : NULL )
     , FObject( Ptr )
     , FGeneration( Ptr ? Ptr->FGeneration : 0 ) {}
    explicit clWeakPtr( const clPtr<T>& Ptr )
     : Env( Ptr ? Ptr->Env : NULL )
     , FObject( Ptr.GetInternalPtr() )
     , FGeneration( Ptr ? Ptr->FGeneration : 0 ) {}
    clPtr<T> Lock() const
    {
        clPtr<iObject> P = LPtr::GetObjectsGraphPtrWrapper( Env, FObject, FGeneration );

        return P.DynamicCast<T>();
    }
private:
    sEnvironment* Env;
    T*            FObject;
    size_t        FGeneration;
};

GetObjectsGraphPtrWrapper仅用于前向声明，大致做法如下：

LMutex Lock( &FObjectsGraphMutex );

clObjectsGraph::const_iterator i = std::find( Env->ObjectsGraph.begin(), Env->ObjectsGraph.end(), Obj );

if ( i == Env->ObjectsGraph.end() ) return clPtr<iObject>();

bool IsSame  = Obj->FGeneration == Generation;
bool IsAlive = Obj->GetReferenceCounter() > 0;

return  ( IsSame && IsAlive ) ? clPtr<iObject>( Obj ) : clPtr<iObject>();

Generation 在 sEnvironment 的全局范围内，每次实例化新对象时都会原子增加。

我的问题是：

1）这样实现弱引用是否安全？

2）有没有优化 clWeakPtr::Lock() 的方法？

- Sergey K.

Answer 1

1) 看起来确实安全，但任何对图形的修改都会与 LPtr::GetObjectsGraphPtrWrapper 产生一些争用。

2) 读写锁可以帮助解决问题，至少你可以同时调用几个 Lock()。

你的解决方案存在问题，它破坏了非侵入式弱指针所带来的局部性。根据并发级别的不同，这可能会成为一个问题，因为每次调用 Lock() 都会阻止任何对象的创建，也会阻止没有读写锁的其他 Lock() 调用。

- armel

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如果您可以访问boost，您可以使用boost::shared_mutex（如https://dev59.com/bHVC5IYBdhLWcg3wlyQo中所示，那里也有Windows的响应），对于pthreads（https://dev59.com/FF7Va4cB1Zd3GeqPLqa1），您的LPtr :: GetObjectsGraphPtrWrapper将是读者，实际修改图形的函数将是写者。请注意，它仅会保护图形和对象的存在，而不是对象内容（除非在修改对象之前进行写锁定，这取决于您的需求）。 - armel