如何使用引用、避免标头膨胀并延迟初始化？

Question

我正在浏览使用这么多共享指针的替代方案，并在评论部分找到了一个很好的回复：

您真的需要共享所有权吗？ 如果你停下来思考一些 分钟，我相信你能指出其中一个 对象的所有者，以及一些 它的用户，只会使用 它在所有者的一生中。所以 只需将其设为本地/成员对象 的所有者，并传递引用 那些需要使用它的人。

我很乐意这样做，但问题是拥有对象的定义现在需要首先完全定义拥有的对象。例如，假设我在 FooManager.h 中有以下内容：

class Foo; 
class FooManager
{
    shared_ptr<Foo> foo;
    shared_ptr<Foo> getFoo() { return foo; }
};

现在，按照上面的建议，FooManager.h 变为：

#include "Foo.h"
class FooManager
{
    Foo foo;
    Foo& getFoo() { return foo; }
};

我对此有两个问题。首先，FooManager.h 不再是轻量级的。现在包含它的每个 cpp 文件也需要编译 Foo.h。其次，我不再可以选择 foo 何时初始化。它必须与 FooManager 同时初始化。我该如何解决这些问题？

Answer 1

您可以使用shared_ptr（或任何智能指针，甚至是哑指针），但不具有共享所有权。

例如

class Foo; 
class FooManager
{
  private:
    shared_ptr<Foo> foo;
  public:
    Foo& getFoo() { return *foo; }
};

（这只是一个草图 - 您仍然需要一个 setFoo()，也许 getFoo() 应该返回一个 Foo *。但重点是您又回到了轻量级，并且您可以控制何时创建 foo。）

Answer 2

如果您不需要 shared_ptr 的共享所有权语义，请考虑使用不同的智能指针容器。

根据您给出的示例（一个拥有所有权且没有所有权转让的对象），boost::scoped_ptr 将是一个不错的选择。

如果您不想使用 Boost，scoped_ptr 非常容易实现——Boost 文档对其进行了详细描述，并且其实现（在 boost/shared_ptr.hpp 中）也很简单。

Answer 3

使用 pimpl 习惯用法，并停止过多的内联。

FooManager.h：

class Foo;

class FooManager
{
   struct Impl;
   Impl *m_impl;
public:
   Foo& getFoo();

   FooManager();
   ~FooManager();
};

FooManager.cpp

#include "Foo.h"
#include "FooManager.h"

struct FooManager::Impl
{
   Foo* m_foo;
   int m_someothermember;
   FooManager::Impl() : m_foo(NULL), m_someothermember(0) {}
};

FooManager::FooManager() : m_impl(new FooManager::Impl())
{}

Foo& FooManager::getFoo()
{
   // Lazy initialization
   if( !m_impl->m_foo ) {
      m_impl->m_foo = new Foo;
   }
   return *m_impl->m_foo;
 }

 FooManager::~FooManager()
 {
    delete m_impl->m_foo;
    delete m_impl;
 }

由于您已经在使用 boost，我建议您使用 scoped_ptr 在实际代码中实现此功能，而不是像我在本示例中所做的那样手动管理内存。需要记住的重要一点是，前向声明对于引用的作用与对于指针的作用一样好（这是它适用于 shared_ptr 的部分原因）。