有 C++ 惰性指针吗？

Posted 2023-02-21

【中文标题】有 C++ 惰性指针吗？

【英文标题】：Is there C++ lazy pointer?

【发布时间】：2009-05-18 15:00:38

【问题描述】：

我需要一个类似shared_ptr 的对象，但是当我尝试访问它的成员时它会自动创建一个真实的对象。

例如，我有：

class Box

public:
    unsigned int width;
    unsigned int height;
    Box(): width(50), height(100)
;

std::vector< lazy<Box> > boxes;
boxes.resize(100);

// at this point boxes contain no any real Box object.
// But when I try to access box number 50, for example,
// it will be created.

std::cout << boxes[49].width;

// now vector contains one real box and 99 lazy boxes.

是否有一些实现，或者我应该自己编写？

【参考方案1】：

自己动手做起来很轻松。

template<typename T>
class lazy 
public:
    lazy() : child(0) 
    ~lazy()  delete child; 
    T &operator*() 
        if (!child) child = new T;
        return *child;
    
    // might dereference NULL pointer if unset...
    // but if this is const, what else can be done?
    const T &operator*() const  return *child; 
    T *operator->()  return &**this; 
    const T *operator->() const  return &**this; 
private:
    T *child;
;

// ...

cout << boxes[49]->width;

【讨论】：

将 child 包含为 auto_ptr 是有意义的

您甚至可以使用 boost::optional 代替子指针。使用 boost::optional 意味着您可以从它的堆栈分配中受益。然后不使用堆

此外，此自定义解决方案需要一个复制构造函数。

如何让 child 可变，这样 const 方法就不会返回 0？

@ehemient：我同意 Thomas 的观点，应该将 child 声明为 mutable。这正是mutable 旨在解决的问题。我的意思是，如果你想要纯常量，那么这样的类无论如何都是一个糟糕的设计，在这种情况下，我什至认为它是不正确的！

【参考方案2】：

使用boost::optional，你可以有这样的事情：

// 100 lazy BigStuffs
std::vector< boost::optional<BigStuff> > v(100);
v[49] = some_big_stuff;

将构造 100 个lazy's 并将一个真正的some_big_stuff 分配给v[49]。 boost::optional 将不使用堆内存，但使用placement-new 在堆栈分配的缓冲区中创建对象。我会像这样围绕boost::optional 创建一个包装器：

template<typename T>
struct LazyPtr 
    T& operator*()  if(!opt) opt = T(); return *opt; 
    T const& operator*() const  return *opt; 

    T* operator->()  if(!opt) opt = T(); return &*opt; 
    T const* operator->() const  return &*opt;     
private:
    boost::optional<T> opt;
;

这现在使用boost::optional 来做事。它应该支持像这样的就地构造（op* 上的示例）：

T& operator*()  if(!opt) opt = boost::in_place(); return *opt; 

这不需要任何复制。但是，当前的 boost 手册不包括该赋值运算符重载。然而，消息来源确实如此。我不确定这是否只是手册中的一个缺陷，或者是否故意遗漏了它的文档。所以我会使用更安全的方式来使用T() 进行复制分配。

【讨论】：

vector<LazyPtr<Box> > v(100) 将使用 100*sizeof(Box)，这可能没问题，但也许 OP 不想为未分配的 Box 使用内存。由于OP没有描述更多的要求，我们不知道......

对，我不想在未分配的对象上浪费空间。

【参考方案3】：

我从来没有听说过这样的事情，但话说回来，我从来没有听说过很多事情。 “惰性指针”如何将有用的数据放入底层类的实例中？

您确定 sparse matrix 不是您真正想要的吗？

【讨论】：

因为稀疏矩阵可以满足类似（尽管不相同）的需求。请注意，海报的示例显示了“惰性指针”的向量；这听起来很像一个稀疏矩阵。

【参考方案4】：

据我所知，目前还没有这种事情的实现。不过创建一个并不难。