C++：存储副本操作不合理或不可能的资源

Question

我想编写一个ContentManager类，它为游戏加载和维护不同类型的资产(与XNA的ContentManager相比)。我的头文件如下所示：

class ContentManager
{
public:
  ContentManager(Direct3D& d3d, const std::string& rootDirectory = "Resource");
 ~ContentManager();

  template<typename T>
  const T& Load(const std::string& assetName);

private:
  Direct3D& d3d_;
  std::string rootDirectory_;

  std::map<std::string, Texture> textures_;
};

如您所见，我为每个资产类型提供了一个映射(目前仅针对纹理)和一个泛型的Load<T>()方法，我对要存储的每个资产类型都显式地实例化了该方法。Load<Texture>()从磁盘中读取图像文件(如果它尚未在映射中)，创建一个新的Texture，将其插入到映射中并返回。

我的Texture类基本上创建并封装了一个原始IDirect3DTexture9，以遵循RAII成语(析构函数在texture_上调用Release() )：

class Texture
{
public:
  Texture();
  Texture(Direct3D& d3d, unsigned int width, unsigned int height, 
    const std::vector<unsigned char>& stream);

  ~Texture();

  IDirect3DTexture9* GetD3DTexture() const { return texture_; }

private:
  IDirect3DTexture9* texture_;
};

在测试我的代码时，我意识到每个纹理都被释放了两次，因为Texture对象的(浅)副本是在某个时候创建的，当然，每个都会调用析构函数。

此外，虽然Load<T>()返回对映射元素的引用，但调用方可以自己复制并触发相同的问题。我的想法：

• 将Texture的复制构造函数设置为私有并不是解决方案，因为在创建std::pair以将新元素插入到映射中时，无论如何都需要复制。
• 定义一个自定义复制构造函数(它创建一个深度副本)似乎根本不合理，因为我需要创建底层Direct3D纹理的副本，它应该只存在一次。

我在这里有什么选择？能否通过使用智能指针来解决这个问题？应该将哪种类型存储在映射中，Load<T>()应该返回哪种类型？

Answer 1

使用C++11，该语言添加了一个名为“移动”的特性，这正是您遇到的原因。幸运的是，修改代码以使用移动机制非常简单：

class Texture
{
public:
  Texture() noexcept;
  Texture(Direct3D& d3d, unsigned int width, unsigned int height, 
    const std::vector<unsigned char>& stream);

  Texture(Texture&& rhs) noexcept
  : texture_(rhs.texture_) //take the content from rhs
  {rhs.texture_ = nullptr;} //rhs no longer owns the content

  Texture& operator=(Texture&& rhs) noexcept
  {
    Clear(); //erase previous content if any
    texture_ = rhs.texture_; //take the content from rhs
    rhs.texture_ = nullptr; //rhs no longer owns the content
    return *this;
  }

  ~Texture() noexcept {Clear();}

  IDirect3DTexture9* GetD3DTexture() const noexcept { return texture_; }

private:
  void Clear() noexcept; //does nothing if texture_ is nullptr
  IDirect3DTexture9* texture_;
};

这增加了一个“移动构造函数”和一个“移动赋值”，它们将内容从一个Texture移动到另一个IDirect3DTexture9，因此一次只指向一个给定的IDirect3DTexture9。编译器应该检测到这两者，并停止生成隐式复制构造函数和复制赋值，这样您的Texture就不能再被复制，这正是您想要的，因为深入复制IDirect3DTexture9是很困难的，甚至没有真正的意义。纹理类现在已经神奇地修复了。

那其他班级呢？没有变化。std::map<std::string, Texture>足够聪明地检测到您的类中有noexcept移动运算符，因此它将自动使用它们而不是副本。它还使map本身具有可移动性，但不可复制。由于map是可移动但不可复制的，这就自动地使ContentManager可移动但不可复制。这是有道理的，当你想到它，移动内容是好的，但你不想复制所有这些。所以这些不需要任何改变

​

现在，由于rvalue对您来说显然是一个新概念，下面是一个速成课程：

​

Texture getter(); //returns a temporary Texture
Texture a = getter(); //since the right hand side is a temporary,
                        //the compiler will try to move construct it, and only 
                        //copy construct if it can't be moved.
a = getter(); //since the right hand side is a temporary,
                        //the compiler will try to move assign it, and only 
                        //copy assign if it can't be moved.

void setter1(Texture&); //receives a reference to an outside texture object
setter1(a); //works exactly as it always has
setter1(getter()); //compiler error, reference to temporary
setter1(std::move(a)); //compiler error, passing rreference && instead of lreference &.

void setter2(Texture); //receives a local texture object
setter2(a); //compiler error, no copy constructor
setter1(getter()); //creates the Texture by moving the data from the temporary
setter2(std::move(a)); //The compiler moves the content from a to the function;
                      //the function receives the content previously held by a, and 
                      //a now has no content.  Careful not to read from a after this.

void setter3(Texture&&); //receives a reference to a temporary texture
setter3(a); //compiler error, a is not a temporary
setter3(getter()); //function receives reference to the temporary, all is good
setter3(std::move(a)); //function thinks a is temporary, and will probably remove 
                       //it's content. Careful not to read from a after this.   

Answer 2

将构造函数设置为私有。

创建一个包含指向对象的指针的映射，而不是对象本身。

Answer 3

最好是为每个对象保留一个参考计数器。因此，我将使用一个共享指针(std::map< std::string，std::tr1::shared_ptr< .> >)。

您还可以尝试使用内容管理器来释放对象(即: Release( T &object ))，并在映射本身中保留一个引用计数器。但最好的是共享指针。