当返回可能在 C++ 中的堆栈上分配的成员时，最好的指针/引用类型是啥？

Posted 2023-02-21

【中文标题】当返回可能在 C++ 中的堆栈上分配的成员时，最好的指针/引用类型是啥？

【英文标题】：What is best pointer/reference type when returning member possibly allocated on the stack in C++?当返回可能在 C++ 中的堆栈上分配的成员时，最好的指针/引用类型是什么？

【发布时间】：2019-01-31 18:43:26

【问题描述】：

为了说明我的问题，我举了一个例子：

#include <iostream>

using namespace std;


struct A

  void doSomething ()
      cout << "Something\n";
  
;


struct B

  A a;

  A *getA ()
  
    return &a;
  
;


int
main ()


  B *b = new B ();
  A *a = b->getA ();


  // POINT 1
  if (nullptr != a)
    
      a->doSomething ();
    

  delete b;
  b = nullptr;

  // POINT 2
  if (nullptr != a)
    
      a->doSomething ();
    

  return 0;

这在我的机器上编译和运行没有错误，但是如果您检查代码，确实存在标记“POINT 2”的注释后面的行上的悬空指针的问题。

由于b被删除，那么a现在无效（因为它被b的dtor删除了）。

所以我可以使用共享指针来解决这个问题，但是即使在 b 被删除之后，a 的实例也会保留，而且我也无法在堆栈上分配 a。这是我想要避免的两件事。相反，我只是想知道a 是否仍然有效。

我也可以使用唯一指针，但我只能拥有一个 a 的单个实例，这也不是我想要的，我想要指向 a 的指针的多个副本。

那么是否有一些现有的指针/引用类型可以让我这样做？有什么理由说明这是一个好/坏的主意吗？

【问题讨论】：

根本不要使用原始指针。而是使用smart pointers 来明确实例的所有权。

没有快速简便的解决方法。如果您想知道a 的有效性状态，您必须将该信息保存在某处。一个对象不能告诉你它生命周期的当前状态，它需要活着才能询问它的当前状态。

“我可以使用共享指针来解决这个问题，但是即使在 b 被删除之后，a 的实例也会保留”如果 getA() 返回 weak_ptr<A> 则不会。

如果您希望a 共享b 的a 的所有权，那么您需要shared_ptr，否则您可以使用weak_ptr

【参考方案1】：

您刚刚发现了所有权语义的奇妙之处：)

如何解决这个问题取决于您的应用程序的设计：您需要什么以及您想要实现什么。

在这种情况下，如果你真的想共享一个对象的所有权，请使用std::shared_ptr，它会保留剩余多少指针的引用计数，以便最后删除该对象；可能是std::weak_ptr，如果您只需要检查对象是否还活着，但又不想让它存活的时间超过需要的时间。

但是，请注意（ab）使用共享指针可能是糟糕设计的标志。

---

顺便说一句，您的A a; 成员没有在堆栈中分配（即标题错误）。

【讨论】：

是的，我想使用 RIIA，但仍然能够安全地访问课堂外的成员。也许那是糟糕的设计：/

@LennartRolland 在这种情况下，只需将成员放入std::shared_ptr。如果您真的想避免分配/间接，请按照@Slava 的建议进行。但是，是的，我会认真重新考虑设计。大多数事情都可以在不依赖共享所有权的情况下解决。

你说得对，A 没有在堆栈上分配 - 它分配在 B 被分配的地方，对吗？所以它可以在堆栈中分配，但在这个例子中没有。

@LennartRolland 事实上，a 是B 的成员，所以无论您分配B 的实例，该成员都会在哪里。在这种情况下，既然你写了new B，那就是空闲存储（堆）。

忘记堆栈和堆。而是讨论存储持续时间。

【参考方案2】：

唯一想到的使用标准库的可行解决方案是使用std::weak_ptr() - 它允许在不持有其所有权的情况下检查对象的有效性。这伴随着价格 - 您必须使用 std::shared_ptr 来维护它的所有权。虽然可以为具有自动存储持续时间和 noop 删除器的对象创建std::shared_ptr，但我只会在我真的需要时这样做，因为这样的方法容易出错并且违背了智能指针的目的。

【讨论】：

@Acorn 我明白了，我提到了 OP 担心使用 std::shared_ptr 会消除创建具有自动存储持续时间（即在堆栈上）的对象的能力。

是的，我理解得太晚了（删除评论），对不起。

@Acorn 没什么好遗憾的

【参考方案3】：

最好的办法是不暴露a。

您的B 是接口。给它你需要执行的功能。让它继续调用它需要在a 上调用的任何东西，以实现这一点。

然后删除getA()，并将a设为私有。

现在它被完全封装了，调用范围不能像这样乱搞！

不需要指针或动态分配；很好，老式的 OOP。