使用unique_ptr指示（非）所有权转移

Question

使用unique_ptr指示（非）所有权转移

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假设我有一个这样的类：

class Node {
public:
    Node(Node* parent = 0) : mParent(parent) {}
    virtual ~Node() {
        for(auto p : mChildren) delete p;
    }

    // Takes ownership
    void addChild(Node* n);

    // Returns object with ownership
    Node* firstChild() const;

    // Does not take ownership
    void setParent(Node* n) { mParent = n; }

    // Returns parent, does not transfer ownership
    Node* parent() const { return mParent; }

private:
list<Node*> mChildren;
Node* mParent;
};

我现在想使用智能指针和/或右值引用来表明所有权何时转移。

我的第一个猜测是将mChildren更改为包含unique_ptr，并相应地调整函数签名。

    // Takes ownership
    void addChild(unique_ptr<Node> n);

    // Returns object with ownership
    unique_ptr<Node>& firstChild() const;

    // Does not take ownership
    void setParent(Node* n) { mParent = n; }

    // Returns parent, does not transfer ownership
    Node* parent() const { return mParent; }

现在，当我需要将Node::firstChild()的结果传递给一些观察它但不拥有它的函数时，这可能会有些棘手，因为我需要在unique_ptr上显式调用.get()，而根据我的理解，这并不推荐。

有没有更好、更推荐的方法来使用unique_ptr表示所有权，而无需使用.get()和传递裸指针？

- Symaxion

为什么不将其作为对const unique_ptr的引用传递给函数？这样，函数就可以查看它，而不会复制它。 - JBL

@JBL 因为例如 parent() 返回一个非唯一指针，这意味着我必须为原始指针和唯一指针重载每个函数。 - Symaxion

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Andy Prowl · Accepted Answer

首先，我会使用 std::vector 而不是 std::list 来包含子节点。除非您有强烈的理由不使用它，否则 std::vector 应该是默认容器。如果您担心性能问题，请放心，因为 std::vector 执行的连续分配很可能会导致更高的缓存命中率，从而大大加快访问速度，相对于 std::list，后者意味着散乱的分配/访问模式。

其次，你正确地使用了 std::vector<std::unique_ptr<Node>> 来持有子节点，因为可以合理地假设一个节点拥有其子节点的所有权。另一方面，除了由 addChild() 接受的指针之外，所有其他指针都应该是非拥有的原始指针。

这适用于 mParent 指针和由 Node 的成员函数返回的指针。实际上，firstChild() 成员函数甚至可以返回一个引用，如果节点没有子节点，则抛出异常。这样，您就不会产生关于谁拥有所返回对象的任何混淆。

返回一个 unique_ptr 或 unique_ptr 的引用不是正确的习惯用法: unique pointers 表示所有权，您不希望将所有权交给 Node 的客户端。

以下是您的类的示例代码：

#include <vector>
#include <memory>
#include <stdexcept>

class Node {
public:
    Node() : mParent(nullptr) { }

    void addChild(std::unique_ptr<Node>&& ptr) {
        mChildren.push_back(std::move(ptr));
        ptr->setParent(this);
    }

    Node& firstChild() const {
        if (mChildren.size() == 0) { throw std::logic_error("No children"); }
        else return *(mChildren[0].get());
    }

    Node& parent() const {
        if (mParent == nullptr) { throw std::logic_error("No parent"); }
        else return *mParent;
    }

private:

    void setParent(Node* n) { 
        mParent = n; 
    }

    std::vector<std::unique_ptr<Node>> mChildren;
    Node* mParent;
};

如果想要避免抛出异常，您当然可以决定返回非拥有，可能为空的裸指针而不是引用。或者您可以添加一对hasParent()和getNumOfChildren()方法来检索Node状态的信息。这将允许客户端在不想处理异常的情况下执行检查。