如何组织 class 的对象所有权，其寿命比对象的所有者短？

Question

我有以下情况：有 class 个 GraphicsContext:

class GraphicsContext {
    ...
private:
    std::unique_ptr<Renderer> m_renderer;
}

还有一个 class 的应用程序使用了 GraphicsContext：

class Application {
   ...
private:
    std::unique_ptr<GraphicsContext> m_graphicsContext;
}

还有一些子级别 classes，它们在应用程序 class 中使用，并且使用来自 GraphicsContext 的渲染器。我需要在这些 classes 中存储指向渲染器的指针，但我应该怎么做？

class SubLevelClass {
public:
    SubLevelClass(Renderer* renderer);
    ...
    void drawSomething();
private:
    Renderer* m_renderer; // this class is not owner of Renderer but should can ability to refer to it
}

这样的子级别 classes 在语义上不拥有渲染器，因此我认为使用 shared_ptr 而不是 unique_ptr 不是个好主意。但是，如果保证子级别 classes 的对象比 Application 对象存在的时间短，如何组织这种所有权呢？我可以从 GraphicsContext 中存储 return 一个指向 Renderer 的原始指针，或者这是语义错误的想法？

Answer 1

有一些方法可以解决。

这些代码未经测试，但应该足以展示这个想法。

解决方案 1：清楚地跟踪

解决方案 1A：-

class Renderer{
    std::vector<SubLevelClass*> whoThatLinkBackToMe; //or std::unordered_set
    public: ~Renderer(){
        //assert that whoThatLinkBackToMe.size() == 0
    }
};
class SubLevelClass{
    SubLevelClass(Renderer* renderer){
        renderer->whoThatLinkBackToMe.push_back(this);
    }
    //.. destructor should remove "this" from "renderer->whoThatLinkBackToMe" too
};

解决方案 1B :-

class CentralizeSystem{
    public: static std::unordered_map<Renderer*,SubLevelClass*> map;
};
class Renderer{
    public: ~Renderer(){
        //assert that CentralizeSystem::map[this].size() == 0
    }
};
class SubLevelClass{
    SubLevelClass(Renderer* renderer){
        CentralizeSystem::map.add(renderer,this);
    }
    //.. destructor should remove "this" from "CentralizeSystem::map" too
};

解决方案 2：实体组件系统 (ECS)

这是一场需要付出巨大努力的设计革命 :-

在 ECS 中创建 Renderer 系统。因此，最后自动删除。
使 SubLevelClass 成为 ECS 中的组件。尝试将所有信息（字段、缓存）存储在 SubLevelClass - 而不是 Renderer 中。仅这两件事就可以解决您的问题。
但是，如果运气不好你需要让 Renderer 不是单例（成为组件）：

3.1 创建一个新组件 Component_CheckDelete 例如:-
```
class Component_CheckDelete : public Component{
    public: bool ToBeDeleted=false;
};
```
3.2 每当要删除Renderer时，只需标记其Component_CheckDelete::ToBeDeleted=true。
然后，在时间步结束时，检查 SubLevelClass.
的每个实例如果有一些 SubLevelClass 引用具有 convertToComponent<Component_CheckDelete>(rendererPtr)->ToBeDeleted==true 的 Renderer，则抛出断言失败。

解决方案 3

忽略整个问题。
这是用户端的错误。引擎创建者不应该发现每个用户的错误。

Bullet Physics（最好的物理引擎之一）经常使用这种方法 - 如果我删除它的 boardphase 模块并仍然使用它的主引擎，我可能会遇到不负责任的访问冲突。

我的看法: 我一般选方案3，有时选方案2，很少选方案1A。

Answer 2

std::shared_ptr 是正确的解决方案，恕我直言。

Such sub-level classes does not semantically own the Renderer and therefore I think it't not good idea to use shared_ptr

如果子级别类需要延长 Renderer 对象的生命周期以匹配他们自己的对象，那么他们共享它的所有权。

如何组织 class 的对象所有权，其寿命比对象的所有者短？

How to organize object ownership for class that lives lesser time than owner of the object?

c++

pointers

memory-management

raii

ownership-semantics

解决方案 1：清楚地跟踪

解决方案 2：实体组件系统 (ECS)

解决方案 3