c++ 中的构图使用原始指针或智能指针？

Question

我想做的一个小例子。

我有一个（堆栈分配的）顶点列表

class Vertex {

    int id;
    double x;
    double y;
    double z;
};

，想要创建一个边列表

class Edge {

    int id;
    Vertex * source;
    Vertex * target;
};

，其中两个指针指向其源顶点和目标顶点。

通常我会在这里寻求参考，但我希望能够在运行时更改源或目标顶点，所以我需要某种指针类型。

所以我的问题是：是否有一个智能指针在这里有用，或者我应该像上面那样使用普通指针？

编辑

解决答案中出现的一些问题：

首先，列表应该拥有顶点，这就是它们位于堆栈上的原因。

其次，这些 ID 是用于其他程序的。

它需要一个文件，其中包含所有顶点及其坐标的列表，以及所有边及其两个顶点的 id 的列表。

第三，我需要某种指针，因为顶点的 id 在运行时会发生变化，并且边的源顶点和目标顶点可能会发生变化。

（除其他外，还执行某种切割和切片）

Answer 1

什么是组合

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组合（用 UML 术语） 是一个关联，当一个给定的对象是另一个对象的“一部分”时，即它具有相同的生命周期，并且 - 最重要和特征是什么 - 本身不存在/有意义。

根据这个描述，组合不是我们想要实现的 - 请参阅第二部分。

在 C 或 C++ 中，实现组合的最佳方法是不使用任何指针：

class Edge {

    int id;
    Vertex source;
    Vertex target;
};

这种方法在以下方面是最好的：内存使用（整个对象以及复合对象的一个​​内存块）以及可能的效率。当您需要构图时，请选择此解决方案。

为什么组合不适合这个问题

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组合意味着一些后果：

• 组合对象本身并不存在，
• 它们与组合对象的关联在该对象的生命周期内是永久的。

在您的数据模型中，您有单独的：

• 顶点数组（独立），
• 边数组。

两者都可能是堆栈分配的（但这并不重要）。

然后您希望每条边引用 N 个顶点。

边缘并不拥有它们——它只是引用它们。因此，组合或智能指针（旨在引入某种所有权关联）都不是您想要的，因为设计表明顶点由顶点数组拥有，而不是由边拥有< /em>。

所以选择一个普通的指针。

您甚至可以使用数组索引代替指针作为替代方案（这确实有其用途，例如，如果您想使用后一个数组作为 3D 渲染的索引缓冲区）。一切都取决于您的需求。

Answer 2

一般来说，智能指针之所以“智能”，是因为它们处理所涉及的所有权问题。在上面，您希望谁拥有顶点？

Answer 3

使用普通指针。如果指向的对象是在堆栈上分配的，那么智能指针就没有那么有用了。

如果您从长远来看担心安全性和边界检查等问题，请按每个 Vertex 的 id 排序（例如，决定 0<=id，然后您可以有一个大小为 n 的数组），并将 id 存储在 Edge 而不是指针中。然后您可以使用 assert 或其他方式来检查 id 是否在合法范围内。

Answer 4

这是谁拥有指针的问题。如果您的 Edge 类拥有它们，那么您可以使用 auto_ptr。但是，您说您的 Vertex 对象是在堆栈上分配的，因此在这种情况下不需要显式清理，因为当它们超出范围时它们将被删除。

Answer 5

这是通常的权衡：智能指针会更安全但速度更慢。使用 Boost 的 shared_ptr 如果你想走那条路。

对于“业务逻辑”，我强烈提倡使用智能指针。但看起来您可能正在进行 CPU 密集型图形处理，这就是速度可能是重要因素的情况之一。所以我建议：

//typedef Vertex *VertexPtr
typedef shared_ptr<Vertex> VertexPtr

class Edge {
    int id;
    VertexPtr source;
    VertexPtr target;
};

使用它进行调试，并在一切正常时切换 // 以提高速度。

注意：如果顶点有可能指向指向它的边，事情就会变得更加复杂 - 您将需要对其中一个指针使用 weak_ptr 以避免循环引用。