我无法理解智能指针在 C++11 中作为类成员的用法。我已经阅读了很多有关智能指针的内容，并且我想我确实了解 unique_ptr 和 shared_ptr/weak_ptr 的一般工作原理。我不明白的是真正的用法。似乎每个人都建议使用 unique_ptr 作为几乎所有时间的方法。但是我将如何实现这样的事情:

class Device {
};

class Settings {
    Device *device;
public:
    Settings(Device *device) {
        this->device = device;
    }

    Device *getDevice() {
        return device;
    }
};    

int main() {
    Device *device = new Device();
    Settings settings(device);
    // ...
    Device *myDevice = settings.getDevice();
    // do something with myDevice...
}

假设我想用智能指针替换指针。 unique_ptr 不会因为 getDevice() 而工作，对吧？那么这就是我使用 shared_ptr 和 weak_ptr 的时候了吗？没有办法使用 unique_ptr？在我看来，大多数情况下 shared_ptr 更有意义，除非我在非常小的范围内使用指针？

class Device {
};

class Settings {
    std::shared_ptr<Device> device;
public:
    Settings(std::shared_ptr<Device> device) {
        this->device = device;
    }

    std::weak_ptr<Device> getDevice() {
        return device;
    }
};

int main() {
    std::shared_ptr<Device> device(new Device());
    Settings settings(device);
    // ...
    std::weak_ptr<Device> myDevice = settings.getDevice();
    // do something with myDevice...
}

这是要走的路吗？非常感谢!

最佳答案

A unique_ptr would not work because of getDevice(), right?

不，不一定。这里重要的是为您的 Device 对象确定适当的所有权政策，即谁将成为您的(智能)指针所指向的对象的所有者。

它会是Settings 对象单独 的实例吗？当 Settings 对象被销毁时，Device 对象是否必须自动销毁，还是应该比该对象生命周期更长？

在第一种情况下，std::unique_ptr 是您所需要的，因为它使 Settings 成为指向对象的唯一(唯一)所有者，并且是唯一的对象它负责其破坏。

在这个假设下，getDevice() 应该返回一个简单的observing 指针(observing 指针是不保持指向对象存活的指针)。最简单的观察指针是原始指针:

#include <memory>

class Device {
};

class Settings {
    std::unique_ptr<Device> device;
public:
    Settings(std::unique_ptr<Device> d) {
        device = std::move(d);
    }

    Device* getDevice() {
        return device.get();
    }
};

int main() {
    std::unique_ptr<Device> device(new Device());
    Settings settings(std::move(device));
    // ...
    Device *myDevice = settings.getDevice();
    // do something with myDevice...
}

[注意 1: 你可能想知道为什么我在这里使用原始指针，因为每个人都在说原始指针是坏的、不安全的和危险的。实际上，这是一个宝贵的警告，但将其放在正确的上下文中很重要:原始指针在用于执行手动内存管理时是不好的，即通过 new<> 和 删除。当纯粹用作实现引用语义和传递非拥有的观察指针的一种手段时，原始指针本质上没有任何危险，除了可能要注意不要取消引用悬空指针这一事实。 - 结束注释 1]

[注意 2: 正如评论中出现的那样，在这种特殊情况下，所有权是唯一的并且始终保证拥有的对象存在(即内部数据成员 device 永远不会是 nullptr)，函数 getDevice() 可以(并且可能应该)返回一个引用而不是比指针。虽然这是真的，但我决定在这里返回一个原始指针，因为我的意思是这是一个简短的答案，可以概括为 device 可能是 nullptr 的情况，并且表明只要不将原始指针用于手动内存管理就可以。 - END NOTE 2]

情况完全不同，当然，如果您的 Settings 对象应该不拥有设备的独占所有权。例如，如果 Settings 对象的破坏不应暗示指向的 Device 对象的破坏，则可能是这种情况。

这是只有作为程序设计者的您才能知道的；从您提供的示例中，我很难判断是否是这种情况。

为了帮助您弄清楚，您可能会问自己，除了 Settings 之外，是否还有其他对象有权让 Device 对象保持事件状态，只要它们持有指向它的指针，而不仅仅是被动的观察者。如果确实如此，那么您需要一个共享所有权政策，这正是 std::shared_ptr 所提供的:

#include <memory>

class Device {
};

class Settings {
    std::shared_ptr<Device> device;
public:
    Settings(std::shared_ptr<Device> const& d) {
        device = d;
    }

    std::shared_ptr<Device> getDevice() {
        return device;
    }
};

int main() {
    std::shared_ptr<Device> device = std::make_shared<Device>();
    Settings settings(device);
    // ...
    std::shared_ptr<Device> myDevice = settings.getDevice();
    // do something with myDevice...
}

注意，weak_ptr 是一个 observing 指针，而不是拥有指针 - 换句话说，如果所有其他拥有指针指向指向的对象超出范围。

weak_ptr 相对于常规原始指针的优势在于，您可以安全地判断 weak_ptr 是否悬空(即是否指向一个有效的对象，或者如果最初指向的对象已被销毁)。这可以通过在 weak_ptr 对象上调用 expired() 成员函数来完成。

关于c++ - 对类成员使用智能指针，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/15648844/