现代 C++ 对象关系

Question

我有一个使用 struct Node 和 struct Edge 实现的图表，其中：

每个Edge都有开始和结束Node
每个 Node 维护一个 Edge 对象的列表，这些对象从它开始或结束

以下是一种可能的实现方式：

struct Node;

struct Edge {
  Node *st;
  Node *en;
  int some_data;
};

const int MAX_EDGES = 100;
struct Node {
  Edge *edges[MAX_EDGES];
  int some_data;
};

虽然上面的结构可以表示我想要的图形，但我想在满足以下要求的情况下以 "Modern C++" 的方式进行：

避免指针
对 Node::edges

std::vector

能够在标准 C++ 容器中存储 Node 和 Edge 对象

这在现代 C++ 中是如何完成的？ 1-3都能实现吗？

Answer 1

通过使用 std::shared_ptr 或 std::unique_ptr
我不认为向量在这里是一个正确的选择，因为图形通常不是线性的（通常来说，在大多数情况下，你不能像堆一样线性化它）
没有标准的 'general-use' 容器，但您可以在此处使用模板以实现通用性

例如，您的元素 class 可以如下所示：

template <class T>
struct Elem {
  std::shared_ptr<Node> st , en;
  T some_data;
};

说到现代 C++，我认为这里不鼓励结构，你应该封装你的数据

Answer 2

Avoid pointers

您可以为此使用 std::shared_ptr 和 std::weak_ptr。只需决定您是否希望节点拥有边，反之亦然。非拥有类型应该使用weak_ptr（以避免循环）。

除非您的图表是非循环的，否则您可能仍需要注意所有权循环。

std::unique_ptr 不是一个选项，因为节点和边之间没有一对一的关系，所以任何给定对象都不可能有唯一的所有者。

Use an std::vector for Node::edges

没问题。使其成为 std::vector<std::weak_ptr<Edge>> 或 std::vector<std::shared_ptr<Edge>>（取决于边是否拥有节点，反之亦然）

Be able to store Node and Edge objects in standard C++ containers

没问题，只需确保您的类型可以安全 moved/copied 而不会泄漏或损坏内存，即具有正确的 copy/move 构造函数和赋值运算符。如果您按照上面的建议使用智能指针和 std::vector，那将自动发生。

Answer 3

现代 C++ 避免将动态内存分配给原始指针。这是因为很容易忘记删除所述指针。话虽如此，使用原始指针作为对对象的引用并没有错，前提是您可以保证对象的生命周期将大于使用所述指针。

规则一般是：

如果对象只有一个所有者，则使用 std::unique_ptr。
使用原始指针来引用在 1. 中创建的对象，前提是您可以保证对象的生命周期长于引用的使用。
对引用计数对象使用std::shared_ptr
当你不想增加引用计数时，使用std::weak_ptr引用一个引用计数对象。

因此，在您的情况下，如果 Edge 拥有 Node，则使用 std::unique_ptr，否则，请保留原始指针。在你的 Node class 中，如果 Node 拥有 Edges 使用 std::vector<Edge> 否则使用 std::vector<Edge*> 尽管它可能更有效 link 你的 Edges 在他们自己的侵入性 linked 列表中。

在复杂图形上完成了一些工作后，可能会将所有 Nodes 和 Edgees 分配到图形外部的向量中，然后仅在内部使用原始指针在内部引用它们图形。记住内存分配很慢，所以你做的越少，你的算法就会越快。

现代 C++ 对象关系

Modern C++ Object Relationships

c++

oop

object

smart-pointers