简介
我有一个数据结构：价值池。(不是指针池)
当我调用create()时，它将返回Handle。
到目前为止一切都很好。
template<class T> class Pool{
std::vector<T> v; //store by value
Handle<T> create(){ .... }
}
template<class T> class Handle{
Pool<T>* pool_; //pointer back to container
int pool_index_; //where I am in the container
T* operator->() {
return pool_->v.at(pool_index_); //i.e. "pool[index]"
}
void destroy(){
pool_-> ... destroy(this) .... mark "pool_index_" as unused, etc ....
}
}
现在我想要句柄<>以支持多态性。
问题
许多专家好心地建议我使用weak_ptr，但我已经一周没用了，不知道该怎么做。
我卡住的主要部分是：-
是否应该create()返回weak_ptr，而不是Handle？……还是应该Handle封装weak_ptr？
如果create()为用户的程序返回weak_ptr。。。weak_ptr怎么会知道pool_index_？它没有这样的领域。
如果用户将weak_ptr/Handle强制转换为父类指针，则会出现许多问题：-
例如
class B{}
class C : public B { ......
}
....
{
Pool<C> cs;
Handle<C> cPtr=cs.create();
Handle<B> bPtr=cPtr; // casting ;expected to be valid,
// ... but how? (weak_ptr may solve it)
bPtr->destroy() ; // aPtr will invoke Pool<B>::destroy which is wrong!
// Pool<C>::destroy is the correct one
bPtr.operator->() ; // face the same problem as above
}
假设
- 池总是在Handle之后删除(为了简单起见)
- 无多线程
这里有类似的问题，但都不够接近
C++对象池，提供删除时返回池的智能指针项
C++11内存池设计模式？
weak_ptrCCD_ 2总是与CCD_ 3相关联。要使用weak_ptr，您必须使用shared_ptr管理对象。这意味着可以共享对象的所有权：任何人都可以从weak_ptr构造shared_ptr并将其存储在某个地方。只有当所有shared_ptr都被销毁时，指向的对象才会被删除。Pool将失去对对象释放的直接控制，因此无法支持公共destroy()函数
有了共享所有权，事情可能会变得非常混乱。
这就是为什么std::unique_ptr通常是对象生命周期管理的更好替代方案的原因之一(遗憾的是，它不适用于weak_ptr)。Handle::destroy()函数还意味着这不是您想要的，Pool应该单独处理其对象的生存期。
然而，shared_ptr/weak_ptr是为多线程应用程序设计的。在单线程环境中，您可以在根本不使用weak_ptr的情况下获得类似weak_ptr的功能(检查有效目标并避免悬挂指针)：
template<class T> class Pool {
bool isAlive(int index) const { ... }
}
template<class T> class Handle {
explicit operator bool() const { return pool_->isAlive(pool_index_); }
}
为什么这只能在单线程环境中工作
在多线程程序中考虑此场景：
void doSomething(std::weak_ptr<Obj> weak) {
std::shared_ptr<Obj> shared = weak.lock();
if(shared) {
// Another thread might destroy the object right here
// if we didn't have our own shared_ptr<Obj>
shared->doIt(); // And this would crash
}
}
在上面的情况下，我们必须确保指向的对象在if()之后仍然可以访问。因此，我们构建了一个std::weak_ptr0，无论发生什么，它都能保持生命。
在单线程程序中，您不必担心：
void doSomething(Handle<Obj> handle) {
if(handle) {
// No other threads can interfere
handle->doIt();
}
}
在多次取消引用句柄时，仍然需要小心。示例：
void doDamage(Handle<GameUnit> source, Handle<GameUnit> target) {
if(source && target) {
source->invokeAction(target);
// What if 'target' reflects some damage back and kills 'source'?
source->payMana(); // Segfault
}
}
但是使用另一个if(source)，您现在可以轻松地检查句柄是否仍然有效！
铸造手柄
因此，Handle<T>中的模板参数T不一定与池的类型匹配。也许你可以用模板魔法来解决这个问题。我只能想出一个使用动态调度(虚拟方法调用)的解决方案：
struct PoolBase {
virtual void destroy(int index) = 0;
virtual void* get(int index) = 0;
virtual bool isAlive(int index) const = 0;
};
template<class T> struct Pool : public PoolBase {
Handle<T> create() { return Handle<T>(this, nextIndex); }
void destroy(int index) override { ... }
void* get(int index) override { ... }
bool isAlive(int index) const override { ... }
};
template<class T> struct Handle {
PoolBase* pool_;
int pool_index_;
Handle(PoolBase* pool, int index) : pool_(pool), pool_index_(index) {}
// Conversion Constructor
template<class D> Handle(const Handle<D>& orig) {
T* Cannot_cast_Handle = (D*)nullptr;
(void)Cannot_cast_Handle;
pool_ = orig.pool_;
pool_index_ = orig.pool_index_;
}
explicit operator bool() const { return pool_->isAlive(pool_index_); }
T* operator->() { return static_cast<T*>( pool_->get(pool_index_) ); }
void destroy() { pool_->destroy(pool_index_); }
};
用法：
Pool<Impl> pool;
Handle<Impl> impl = pool.create();
// Conversions
Handle<Base> base = impl; // Works
Handle<Impl> impl2 = base; // Compile error - which is expected
检查有效转换的行可能会被优化掉。检查仍将在编译时进行！尝试一个无效的转换会给你这样的错误：
错误：从"Base*"到"Impl*"的转换无效[-fpermission]
T*Cannot_cast_Handle=(D*)nullptr；
我在这里上传了一个简单的、可编译的测试用例：http://ideone.com/xeEdj5