如何安全地引用 std::vector 元素？

Posted 2023-02-21

【中文标题】如何安全地引用 std::vector 元素？

【英文标题】：How I can safely reference to an std::vector element?

【发布时间】：2021-05-16 22:31:34

【问题描述】：

我想创建一个为其他结构保持更高状态的结构。

我尝试这样创建它，但我最近发现返回指向 std::vector 元素的指针并不安全，因为该指针可以更改。

struct Foo 
  std::string &context;
  std::string content;

  Foo(std::string &context, std::string content) : context(context), content(content) 


struct Bar 
  std::string context;
  std::vector<std::string> manyFoos;

  Foo* addFoo(std::string content) 
    manyFoos.emplace_back(context, content);
    return &manyFoos[manyFoos.size() - 1];
  


struct Example 
  Bar bar;
  Foo* fooA;
  Foo* fooB;

  Example() 
    fooA = bar.addFoo("Hello");
    fooB = bar.addFoo("World");
  

有什么好的和安全的方法来做到这一点？

【问题讨论】：

使用其他容器代替 std::vector？

^^ 例如std::list<T>

标准库有什么替代品吗？

我刚才提到了一个

你可以拥有share_ptr的vector并返回weak_ptr，这样你可以确保正确的引用。

【参考方案1】：

有什么好的和安全的方法来做到这一点？

保存这对夫妇（矢量参考，Foo 的索引），假设 Foos 只添加在后面。

加上一点语法糖：

struct Bar 
  std::string context;
  std::vector<Foo> manyFoos;

  struct FooProxy
  
    std::vector<Foo>& foos;
    std::vector<Foo>::size_type index;
    operator Foo()  return foos[index]; 
  ;

  auto addFoo(std::string content) 
    manyFoos.emplace_back(context, content);
    return FooProxymanyFoos, manyFoos.size()-1;
  
;

Live example

【参考方案2】：

你可以拥有shared_ptr的向量并返回weak_ptr，这样你可以确保正确引用

#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>

struct Foo 
    std::string &context;
    std::string content;

    Foo(std::string &context, std::string content) : context(context), content(content) 
;

struct Bar 
    std::string context;
    std::vector<std::shared_ptr<Foo>> manyFoos;

    std::weak_ptr<Foo> addFoo(std::string content) 
        auto foo = std::make_shared<Foo>(context, content);
        manyFoos.emplace_back(foo);
        return foo;
    
;

void printFoo(std::weak_ptr<Foo> foo)

    // Here we are checking weak_ptr expiry
    std::cout << (foo.expired() ? "Foo Expired" : foo.lock()->content) << std::endl;


int main() 
    Bar bar;
    std::weak_ptr<Foo> fooA;
    std::weak_ptr<Foo> fooB;

    fooA = bar.addFoo("Hello");
    fooB = bar.addFoo("World");

    printFoo(fooA);
    printFoo(fooB);

    // erase last element
    bar.manyFoos.pop_back();
    printFoo(fooB);
    return 0;

输出：

Hello
World
Foo Expired