具有共享所有者语义的容器

Question

我正在设计一种具有共享所有权语义的容器类型。它支持切片，因此切片共享所有权。我的问题之一是数据共享似乎会干扰 const 的正确性，所以我试图注意这一点，但我对结果并不满意。

以下是我实际代码的分解版本：

#include <memory>
#include <vector>
#include <algorithm>

template <typename T>
class SharedMem
{
public:
    SharedMem(std::initializer_list<T> init)
    : m_mem(std::make_shared<std::vector<T>>(init.begin(), init.end()))
    , m_data(m_mem->data())
    , m_size(m_mem->size())
    { }

    SharedMem(SharedMem& other) = default;        // best-effort for copy-construction
    SharedMem(SharedMem const& other) = delete;   // disallow, would circumvent const-correctness

    SharedMem& operator = (SharedMem const& other) {
        std::copy(other.m_data, other.m_data + other.m_size, m_data);
        return *this;
    }

    std::size_t size() const
    { return m_size; }
    T& operator [] (std::size_t index)
    { return m_data[index]; }
    T const& operator [] (std::size_t index) const
    { return m_data[index]; }

    SharedMem slice(std::size_t first, std::size_t last) {
        SharedMem<T> ret(*this);
        ret.m_data += first;
        ret.m_size = last - first;
        return ret;
    }
    SharedMem const slice(std::size_t first, std::size_t last) const {
        SharedMem<T> ret(*this);
        ret.m_data += first;
        ret.m_size = last - first;
        return ret;
    }

private:
    std::shared_ptr<std::vector<T>> m_mem;   // shared underlying memory
    T* m_data;                               // start of slice
    std::size_t m_size;                      // size of slice
};

预期用途：

int main(int argc, char** argv) {
    SharedMem<int> a { 0, 1, 2, 3, 4 };
    SharedMem<int> b { 8, 9 };
    SharedMem<int> c = a;   // shallow copy of a, data is shared
    a.slice(1, 3) = b;      // a = [0, 8, 9, 3, 4]
    c[4] = 6;               // a = [0, 8, 9, 3, 6]
}

有件事告诉我，我走错了路。我发现我的方法存在以下问题：

它违反了规则 3。我特别不喜欢为了修复常量正确性而禁用默认复制构造函数的需要。否则可以创建 const 对象的非 const 副本，后者可以修改前者的元素。
复制构造和赋值实现非常不同的操作。这就是我如何让 c = a 和 a.slice(1, 3) = b 做正确的事情（实际上是非常不同的事情）。

我不确定我是否运行遇到了麻烦。问题：

这个设计好还是会导致问题？如果有，是哪个？
如果有严重的瑕疵，如何fix/avoid呢？

感谢任何提示。

Answer 1

您需要分离类型才能以正确的 const 方式正常工作。出于与您发现的非常相似的原因，iterator 和 const_iterator 是所有标准库容器的不同类型。

就是说，我认为这在很大程度上取决于您使用 case/code 基础和编码风格，我是否会建议沿着这条路线走下去（因为保护编码人员免受一些可能永远不会发生的事情的开销很大在您的用例中是一个问题）。

如果您想尝试一下，一个解决方案可能如下所示：

namespace detail
{
    template<class T, bool Const>
    struct SharedInternalsT;

    template<class T>
    struct SharedInternalsT<T, true>
    {
        const T * m_data;
        std::size_t m_size;
    };

    template<class T>
    struct SharedInternalsT<T, false>
    {
        T * m_data;
        std::size_t m_size;
    };

    template<class T>
    using SharedInternals = SharedInternals<T, false>;

    template<class T>
    using ConstSharedInternals = SharedInternals<T, true>;
}

template<class T, bool Const>
class SharedMemT
{
public:

    using Traits = SharedMemTraits<T, Const>;
    using Ptr = typename Traits::Ptr;

    //now we can safely copy in a const correct way.
    SharedMemT(const SharedMemT & _other) :
    m_mem(_other.m_mem),
    m_internals(_other.m_internals)
    {

    }

private:

    std::shared_ptr<std::vector<T>> m_mem;
    detail::SharedInternals<T, Const> m_internals;
};

template<class T>
using SharedMem = SharedMemT<T, false>;

template<class T>
using ConstSharedMem = SharedMemT<T, true>;

这将是解决问题的第一步。您很可能必须引入更多的间接寻址，以便能够从非常量版本正确构造 ConstVersions（可能通过 enabling/disabling 某些带有 std::enable_if 等的模板化复制构造函数）。正如我所说，如果您正在构建某种符合标准库的代码片段，我只会走这条路。如果您只是为您的游戏或类似的东西构建一个小实用程序，请忽略 const 正确性，不要浪费您的时间。

具有共享所有者语义的容器

Container with shared owner semantics

c++

containers

const-correctness