c++ - 为什么原始指针没有 "weak pointer"？或者有吗？

Question

毫无疑问，共享指针是个好主意。但只要大型程序包含原始指针，我认为使用共享指针就有很大的风险。主要是，您将失去对指向包含原始指针的对象的指针的真实生命周期的控制，并且错误将出现在更难以查找和调试的位置。

所以我的问题是，是否没有尝试向现代 c++ 添加一个不依赖于使用共享指针的“弱指针”？我的意思是只是一个指针，当在程序的任何部分删除时它会变成 NULL。有理由不使用这种自制的 wrapper 吗？

为了更好的解释我的意思，下面是我做的这样一个“弱指针”。我将其命名为 WatchedPtr。

#include <memory>
#include <iostream>

template <typename T>
class WatchedPtr {
public:
    // the only way to allocate new pointer
    template <typename... ARGS>
    WatchedPtr(ARGS... args) : _ptr (new T(args...)), _allocated (std::make_shared<bool>(true)) {}

    WatchedPtr(const WatchedPtr<T>& other) : _ptr (other._ptr), _allocated (other._allocated) {}

    // delete the pointer
    void del () {delete _ptr; *_allocated = false;}

    auto& operator=(const WatchedPtr<T> &other) { return *this = other; }

    bool isNull() const { return *_allocated; }

    T* operator->() const { return _ptr; }

    T& operator*() const { return *_ptr; }

private:
    T* _ptr;
    std::shared_ptr <bool> _allocated;
};

struct S {
    int a = 1;
};

int main () {
    WatchedPtr<S> p1;
    WatchedPtr<S> p2(p1);
    p1->a = 8;
    std::cout << p1.isNull () << std::endl;
    std::cout << p2.isNull () << std::endl;
    p2.del ();
    std::cout << p1.isNull () << std::endl;
    std::cout << p1.isNull () << std::endl;
    return 0;
}

结果:

1
1
0
0

-已编辑-

谢谢大家。到目前为止的评论和答案之后的一些澄清:

• 我为 WatchedPtr 提供的实现只是为了演示我的意思:一个指针，它不会从外部分配中获取拷贝，不能从外部删除，如果删除则变为 null。众所周知，实现远非完美，也不意味着完美。
• 混合使用 shared_ptr 和原始指针的问题非常普遍:A* 被保存为原始指针，因此在程序的某些位置创建并在程序的某些位置显式删除。 B 持有一个 A*，而 B* 持有为 shared_ptr，因此 B* 具有模糊的生命周期。因此，B 可能在 B 持有的 A* 被删除后存活很长时间。
• 在我看来“WatchedPtr”的主要用途是防御性编程。即检查 null 并为连续性做最好的事情(和调试错误)。 shared_ptr 可以做到，但是以一种非常危险的方式 - 它会隐藏和延迟问题。
• “WatchedPtr”(很少且明确的“所有者”)也可以有设计用法，但这不是主要思想。因为确实共享指针正在做这项工作。
• “WatchedPtr”的目的不是一次性替换程序中所有现有的原始指针。这与替换为 shared_ptr 的工作不同，恕我直言，它已为整个程序一次性完成。这对于大型项目来说是不现实的。

Answer 1

弱指针依赖于来自智能指针基础设施的通知，因此您永远无法使用实际的原始指针来做到这一点。

当然，可以想象 unique_ptr 的扩展支持弱指针。据推测，没有人急于实现这样一个特性的主要原因是弱指针已经处于“使用引用计数，一切都应该正常工作”的末尾，而 unique_ptr 处于“管理你的通过 RAII 的生命周期，或者你不是真正的 C++ 程序员”。弱指针还要求每个分配有一个单独的控制 block ，这意味着与 shared_ptr 相比，这种 WatchedPtr 的性能优势将是最小的。