多个shared_ptr指向同一个对象

Question

出于学习目的，我现在正在编码二叉搜索树旋转。 我通常用

std::unique_ptr

，但这次我用

std::shared_ptr

这工作正常：

// Node implementation
template <Containable T = int> struct Node {
  T key_ = T{};
  bool black_ = false; // red-black tree
  std::shared_ptr<Node> left_;
  std::shared_ptr<Node> right_;
};

// this is a protected member function of red-black tree class
// xp is parent node of x
void left_rotate(Node *xp, Node* x) {
    assert(x);
    auto y = x->right_;
    x->right_ = y->left_;
    std::shared_ptr<Node> x_ptr;
    if (!xp) {
      x_ptr = root_;
      root_ = y;
    } else if (x == xp->left_.get()) {
      x_ptr = xp->left_;
      xp->left_ = y;
    } else {
      x_ptr = xp->right_;
      xp->right_ = y;
    }
    y->left_ = x_ptr;
  }

这会崩溃：

void left_rotate(Node *xp, Node* x) {
    assert(x);
    auto y = x->right_;
    x->right_ = y->left_;
    std::shared_ptr<Node> x_ptr(x);
    if (!xp) {
      root_ = y;
    } else if (x == xp->left_.get()) {
      xp->left_ = y;
    } else {
      xp->right_ = y;
    }
    y->left_ = x_ptr;
  }

cppreference 说：链接

std::shared_ptr

是一个智能指针，通过指针保留对象的共享所有权。多个shared_ptr对象可能拥有同一个对象。当发生以下任一情况时，该对象将被销毁并释放其内存：

• 拥有该对象的最后剩余的shared_ptr被销毁；
• 拥有该对象的最后一个剩余的shared_ptr通过operator=或reset()分配另一个指针。

为了避免在分配之前破坏

x

指向的节点，我创建了另一个拥有

std::shared_ptr<Node>

的

*x

，但在第二个实现中，

x

指向的节点对象在调用

y->left_ = x_ptr

之前就已经被破坏了。当调用

root_ = y

、

xp->left_ = y

和

xp->right_ = y

之一时，节点对象实际上被销毁。

显然有多个

std::shared_ptr

对象拥有相同的节点对象。

root_

、

xp->left_

或

xp->right_

显然不是最后一个拥有该对象的

std::shared_ptr

。为什么会出现这种情况？

Answer 1

void left_rotate(Node *xp, Node* x) {
    ...
    std::shared_ptr<Node> x_ptr(x);
    ...

当您创建

shared_ptr

时，它会接管

x

的所有权。这里的问题是，这不是你可以给予的。其他人，另一个

shared_ptr

，已经拥有了指针的所有权。因此，您在

y->left = xptr

之前执行的一些操作将为拥有

shared_ptr

的

x

分配一个新值，并删除

x

。

问题在于您使用原始指针作为参数。每当您从

shared_ptr

中提取指针时，都要非常小心该对象的生命周期。提取的原始指针不会使对象保持活动状态。对于函数调用来说，一些事情变得极其难以推理。正如您所经历的那样，很容易搞砸。

通过传递

shared_ptr

作为参数可以轻松避免这种情况，因为它们会让你的对象保持活动状态：

void left_rotate(std::shared_ptr<NodeY> xp, std::shared_ptr<Node> x) {

PS：我希望你的

root_

也是

shared_ptr

。