正确使用std智能指针以确保ptr安全

Correct way to use std smart pointers to ensure ptr safety

本文关键字：确保 ptr 安全 指针 智能 std      更新时间：2023-10-16

这是使用std智能指针来确保ptr安全的正确方法吗

这个例子可能不是最好的，但我正在尝试模仿一些真实的代码。我遇到的问题是在实际代码中，通信器指针是一个可以随时取消分配的原始指针，导致使用指针时崩溃。

因此，我决定研究std:：shared_ptr和std:：weak_ptr，看看现在我们有了C++11，应该如何设计它。我在发送代码中使用了一个weak_ptr，它检查ptr是否仍然有效，然后才会取消引用ptr。这个代码是正确的方法吗？有什么改进吗？

#include <memory>
#include <iostream>
#include <string>
class communicator
{
public:
    communicator(const char* name, int comport, int speed) : name_(name), comport_(comport), speed_(speed) { }
    void send(const std::string& s) {
        std::cout << "sending " << s << " using " << name_ << " at " << speed_ << " rate and using com port " << comport_ << 'n';
    }
private:
    const char* name_;
    int comport_;
    int speed_;
};
class sender
{
public:
    sender() {}
    void set_communicator(std::weak_ptr<communicator> comms) {
        comms_ = comms;
    }
    void send(const std::string& s)
    {
        if (auto sh = comms_.lock())
            sh->send(s);
        else
            std::cout << "Attempting to send: " << s << " but ptr no longer existsn";
    }
private:
    std::weak_ptr<communicator> comms_;
};
int main() {
    sender mysender;
    {
        // create comms object
        std::shared_ptr<communicator> comms(new communicator("myname", 3, 9600));
        mysender.set_communicator(comms);
        mysender.send("Hi guys!");
    }  // comms object gets deleted here
    mysender.send("Hi guys after ptr delete!");
}

输出：

sending Hi guys! using myname at 9600 rate and using com port 3
Attempting to send: Hi guys after ptr delete! but ptr no longer exists

可以随时取消分配的指针-导致使用指针时崩溃

这就是引入weak_ptr的基本原理背后的症状；因此，我认为您基于weak_ptr的方法是正确的。

然而，我发现有争议的是，与结合

sender() : comms_() {}
void set_communicator(std::weak_ptr<communicator> comms) {
    comms_ = comms;
}

sender内部资产comms_的一种两阶段构造一旦锁定（）在中失败，就不会将内部资产的状态重置为构建后状态

void send(const std::string& s)

但这本身并不是"错误的"；这只是一个可以考虑用于全尺寸应用程序的东西。

另一件事是，当lock()失败时，您不需要throw（或让shared_ptr(weak_ptr) ctor（#11）抛出），而只需要if-else来处理。我不知道你的全尺寸应用程序的要求，但根据你组装的摘录，基于异常的错误处理将改进imo的设计。

例如：

#include <memory>
#include <stdexcept>
#include <iostream>
#include <string>
class communicator
{
public:
    communicator(const char* name, int comport, int speed) 
        : name_(name), comport_(comport), speed_(speed) { }
    void send(const std::string& s) {
        std::cout << "sending " << s << " using " << name_ << " at " 
                  << speed_ << " rate and using com port " << comport_ 
                  << 'n';
    }
private:
    const char* name_;
    int comport_;
    int speed_;
};
class sender
{
public:
    struct invalid_communicator : public std::runtime_error {
        invalid_communicator(const std::string& s) :
            std::runtime_error(
                std::string("Attempting to send: "") + s 
                    + "" but communicator is invalid or not set"
            ) {}
    };  
    sender() : comms_() {}
    void set_communicator(std::weak_ptr<communicator> comms) {
        comms_ = comms;
    }
    /* non-const */
    void send(const std::string& s) throw (invalid_communicator)
    {
        try {
            auto sh = std::shared_ptr<communicator>(comms_);
            sh->send(s);
        } catch (const std::bad_weak_ptr& e) {
            comms_ = decltype(comms_)();
            throw invalid_communicator(s);
        }
    }
private:
    std::weak_ptr<communicator> comms_;
};
int main() {
    int rv = -1;
    sender mysender;
    for (auto com : {1, 2, 3}) {
        try {
            { 
                // create comms object
                auto comms = std::make_shared<communicator>(
                    "myname", com, 9600
                );
                mysender.set_communicator(comms);
                mysender.send("Hi guys!");
            }// comms object gets deleted here
            mysender.send("Hi guys after ptr delete!"); 
            // never reached in this example; just to illustrate
            // how the story could continue  
            rv = EXIT_SUCCESS;            
            break; // it'd be not nice to "break", but I did not want to
                   // introduce another state variable
        } catch (const sender::invalid_communicator& e) {
            std::cerr << e.what() << std::endl;
        }
    }
    return rv;
}

生活在Coliru的

这是使用std智能指针来确保ptr安全的正确方法吗

除了decltype_auto提到的之外，我还可以补充一点，使用weak_ptr的原因之一是为了防止循环依赖。如果这种可能性不存在，您还可以将其共享，这将使send的实现不太容易出错，除非通信通道的寿命确实是暂时的。

您可以隐藏它们在实现中存在各种连接或会话的事实。

此外，在使用标准智能指针设计接口/API时，请考虑使用更受限制的指针，如unique_pointer。

这样的指针非常清楚地传达意图——例如，通过将一个唯一的指针作为函数的参数，您可以清楚地告诉用户，他正在将指向的资源的所有权交给被调用的函数。

相关文章：