清理堆分配对象的良好做法或约定？

Posted 2023-03-29

【中文标题】清理堆分配对象的良好做法或约定？

【英文标题】：Good practice or convention for cleanup heap allocated object?

【发布时间】：2013-02-14 01:57:18

【问题描述】：

我正在学习 C++。我有 C、C#、ObjC 背景。相当高级的语言。

在 C# 或 ObjC 上，作为函数或方法的结果返回堆分配的对象是微不足道的。因为对象的清理是管理的（按照惯例）。它会在适当的时候被销毁。

但我不知道我应该如何在 C++ 中处理这个问题。

例如，

std::string* makeString()

    std::string* str = GetSomeStringFromArbitrarySource ();
    SaveSomewhereElseInternally (str);
    return str;

void useString ()

    std::string* str = makeString ();

    // Where and how should I cleanup the `str` object?
    // It is not safe `delete str` here because it may be used on another place.

当堆分配对象传递给许多函数时，清理堆分配对象的推荐和常规方法是什么？

我查看了几个智能指针，但它们看起来并没有真正降低复杂性或需要关心的事情。我误解了智能指针吗？

【问题讨论】：

这个链接 (***.com/questions/147130/…) 有一些关于 C++ 垃圾回收的非常好的信息，以及新标准 (C++11) 中关于它的具体信息。我知道这不是一个好的答案，但是，嘿，这是一个问题。 :)

为什么不只是std::string makeString() 和std::string str = makeString();？为什么要使用堆对象？

@DavidSchwartz 因为他来自 C#，并且像 C# 一样编写代码

@Slava 公平地说，使用指针真的不像 C# ;)

@ReedCopsey 据我所知（我不是 C# 专家）那里的所有对象都是由 new 创建的。所以他可能只是在 C++ 中找到了保存 new 结果的位置并使用了它。

【参考方案1】：

我查看了几个智能指针，但它们看起来并没有真正降低复杂性或需要关心的事情。我误解了智能指针吗？

很可能，是的。在 C++ 中，由于您必须自己处理（没有 GC 会为您清理），因此您需要一种方法来跟踪每个对象的使用情况。

您可以手动将每个new 与delete 匹配，但这有时很困难或不可能，例如在上面的场景中。无法知道该对象是否正在其他地方使用。

智能指针通过为您管理生命周期来解决此问题，因此您无需删除。他们使用各种机制来跟踪对象被使用的位置，并在最后一个完成时调用delete。

话虽如此，在这种特定情况下根本没有太多理由使用指针。如果您使用std::string，您可以按值传递字符串，这绝不会成为问题。

【参考方案2】：

您误解智能指针的原因很可能与您编写的原因相同：

std::string* makeString()

而不是大多数 C++ 程序员会写的：

std::string makeString()

您需要更好地理解object lifetime in C++，然后智能指针的概念会容易得多。

【参考方案3】：

您需要确定对象所需的生命周期，然后使用类型系统来强制执行该生命周期。

从您的示例来看，您希望何时销毁对象并不清楚。

在 C++ 中，对象通过值传递是很常见的（因为原始类型在 Java/C#/etc 中），所以除非您需要在不同的代码段之间共享 std::string，否则通常事情就是按值返回字符串（将makeString写为std::string makeString()）。

如果确实需要多个位置引用同一个对象，则应仔细考虑设计，并决定程序的哪个部分可以安全地控制对象的生命周期。在那个地方按值创建对象，然后在其他地方传递指针和引用。

【参考方案4】：

您可能误解了智能指针。在 C++ 中，另一种选择是程序员需要跟踪动态分配对象的生命周期和使用情况。这会影响软件的设计，也会导致人为错误的蔓延。当您使用智能指针时，对象的生命周期几乎会为您处理好。

我是在 C++ 的经典风格（没有智能指针）中长大的，所以如果需要，我可以这样编程，但如果你是从 C++ 开始，那么智能指针确实是必须的。

【参考方案5】：

如果您可以使用 C++11，请使用 shared pointers。这些指针实现了一种机制，一旦它们中的最后一个被销毁，就删除分配的对象。如果您使用的是 C++03，请使用 boost 的 shared pointers。如果您不能使用任何一个，请尝试将堆分配包装在您在堆栈上分配的类中，然后将引用传递给周围的那些，同时读取RAII wiki。

【讨论】：

共享指针通常是不必要的，而且它们往往会增加额外的复杂性，因为对象最终会在多个不同的代码段之间共享，因此对这些对象的更改可能会产生意想不到的非本地效果。如果可能的话，最好有一个明确的所有者。

@Mankarse，我同意任何时候有一个对象可以被多个其他对象访问，都存在非本地副作用的隐含可能性。但是，这与在一个地方创建对象有什么不同，正如您在回答中所说的那样，“然后在其他地方传递指针和引用”？

在 C++11 中，std::unique_ptr 更可能是他想要的。

@David D：显然共享指针有其用途，但很少见。我想我对这个答案的问题是思考过程——“使用共享指针，你所有的问题都会得到解决”。无论您有一个所有者还是多个所有者，您仍然需要确定对象的生命周期，并且您仍然需要准确决定哪些对象应该在哪里共享，但是一旦您做出这些决定，基于shared_ptr 的设计不传达决策以及基于单一所有者的设计。

@Nemo，当 Eonil 在他的问题中说“当它被传递给许多函数时”时，我的想法立即想到他将它们存储在多个对象中（以供长期使用），而不是仅仅传递它们随用。从这个角度来看，我完全同意 unique_ptr 更贴切。