为 C++ 二叉搜索树使用智能指针

Question

我已经用 C++ 实现了二叉搜索树。我没有使用裸指针指向节点 children，而是使用了 std::shared_ptr。树的节点实现如下

struct treeNode;
typedef std::shared_ptr<treeNode> pTreeNode;

struct treeNode {
    T key;
    pTreeNode left;
    pTreeNode right;
    treeNode(T key) : key(key), left(nullptr), right(nullptr) {}
};

从BST中移除一个节点时，其中一种情况是该节点只有一个child。节点简单地被这个 child 替换，如下所示：

             |        remove node                  
            node      --------->     |
               \                    right 
              right

在类似的 Java 实现中，这可以编码为：

node = node.getRight();

在我的 C++ 实现中是：

node = node->right;

其中节点的类型为 pTreeNode。

在 pTreeNode (std::shared_ptr<TreeNode>) 上调用 = 运算符时，将调用 node 的析构函数。指向底层 TreeNode 的共享指针的数量为 1，因此 TreeNode 被销毁以释放其内存。当 TreeNode （默认）析构函数被调用时，它的每个成员都被销毁。这肯定会导致 pTreeNode right 成员被销毁。问题是 node->right 是分配给 node 的内容。在测试我的 BST 时，它似乎工作正常，没有 errors/memory 泄漏。

我这样做不安全吗？
如果它不安全，我可以做些什么来解决这个问题？

我认为可能有用的 'hack' 是制作另一个指针以增加其引用计数。这是一个合适的解决方案吗？

//increase reference to node->right by 1 so it doesn't get destroyed
pTreeNode temp(node->right);
node = node->right;

Answer 1

Is what I am doing unsafe?

不，据我所知是安全的。 left 或 right 节点实例将保持活动状态，直到它们的引用计数降为零。

If it is unsafe, what could I do to get around this problem?

您应该注意的唯一相关事项是不要将任何节点作为 shared_ptr 在树实现之外分发。这些应该是 std::weak_ptr 或原始指针。

Answer 2

你显然假设，在

node = right;

shared_ptr 的赋值运算符可能会在从 right 完成读取之前（或在增加 right 使用的引用计数之前）减少节点的计数。但是，根据cppreference，使用

template<typename T>
template<typename U>
std::shared_ptr<T> &std::shared_ptr<T>::operator =(const std::shared_ptr<U> &);

作为

node = right; // std::shared_ptr<treeNode>

等同于

std::shared_ptr<treeNode>(right).swap(node);

这是安全的，因为 right 在 之前被复制 ，node 的旧值被销毁。顺便说一句，我自己实现了一个共享指针，我看到 "cleaning up" 旧值是 last 我在 operator = 内部做的事情恰好是为了避免此类问题。

为 C++ 二叉搜索树使用智能指针

Using smart pointers for C++ binary search tree

c++

smart-pointers

shared-ptr

binary-search-tree

c++11