C++のstd::shared_ptr（or std::weak_ptr）とthisでのバグ

Question

親子関係を持つようなクラスを作成したいと思い、次のようなクラスを書きました。

#include <vector>
#include <memory>

class Container {
public:
  std::vector<std::shared_ptr<Container>> children;
  std::weak_ptr<Container> parent;
  Container() {
  }
  ~Container() = default;
  void addChild(std::shared_ptr<Container> child) {
    children.push_back(child);
    child->parent = this; // 怒られる
  }
};

しかし、std::shared_ptr<Container> child の指している Container の std::weak_ptr<Container> parent に addChild を呼び出した std::shared_ptr<Container> を代入するつもりで書いた child->parent = this で怒られてしまいます。this は Container *型だから怒られるのでしょうか？良く分かりません。助言をお願いします！！

Answer 1

thisポインタからstd::shared_ptr型（やstd::weak_ptr型）を取り出す場合は、std::enable_shared_from_thisクラステンプレートを利用してください。同クラスからCRTPの形でpublic継承し、shared_from_this()メンバ関数を呼び出します。

#include <cassert>
#include <vector>
#include <memory>

class Container
  : public std::enable_shared_from_this<Container> {
public:
  std::vector<std::shared_ptr<Container>> children;
  std::weak_ptr<Container> parent;
  Container() {}
  ~Container() = default;
  void addChild(std::shared_ptr<Container> child) {
    children.push_back(child);
    child->parent = shared_from_this();
  }
};

int main()
{
  auto p = std::make_shared<Container>();
  auto c1 = std::make_shared<Container>();
  auto c2 = std::make_shared<Container>();
  p->addChild(c1);
  p->addChild(c2);
  assert(p.use_count() == 1);
}

なおshared_ptr<Container>(this);として強引にshared_ptr型を生成するのはNGです。型変換によりコンパイラはごまかせますが、このshared_ptrオブジェクトのスコープが切れたときに意図せずデストラクタ~Container()を呼び出し、thisオブジェクトが破壊されてしまいます。

Comments

[yohhoy]

絶対的な指標ではありませんが、質問にあるような親子関係をもつデータ構造の場合、子から親を指すポインタは生ポインタでもよいかもしれません。というのも、親オブジェクトのライフサイクルが、子オブジェクトが親オブジェクトを指す区間を*必ず*包含すると保証でき、複雑な所有権管理を必要としないためです。（もちろん、"安全"のためにweak_ptrを使う実装がダメという訳ではありません。）

[Chironian]

yohhoyさん。
なるほど、ちゃんと用意されているのですね。これは知りませんでした。ありがとうございます。

Answer 2

こんにちは。

this は Container *型だから怒られるのでしょうか？

その通りです。std::weak_ptr<Container>型のparentにContainer*型のthisを代入しようとしています。
std::weak_ptr<T>の代入演算子(operator=)にはstd::weak_ptr<T>かstd::shared_ptr<T>を受け取るものしか定義さていません。
従って、「対応する関数無し」になります。

対処方法は意外に難しいと思います。
構造的にツリー構造と思いますので、thisもstd::shared_ptr<>で管理されているのではないでしょうか?
その場合、parentはthisを管理しているstd::shared_ptr<>から作ったstd::weak_ptrを渡す必要が有る筈です。それってthisの親が管理しているので受取りは難しそうです。
どこかにデザイン・パターンとしてありそうな気もしますが、私は見たことはないです。

しかし、parentをContainerへの生のポインタとして定義すれば簡単ですね。
通常のツリー構造であれば、親がdeleteされる時は先にchildの方がdeleteされますので、生ポインタでも問題ないように思いますが、ちょっと自信ありません。

Comments

[Chironian]

yohhoyさんの回答がついているのを確認せずに投稿してしまいました。ごめん。

Answer 3

child->parent = std::shared_ptr<Container>(this);

と書けばよいのではないでしょうか。
意味は以下と同じです。

child->parent = std::weak_ptr(std::shared_ptr<Container>(this));

Comments

[pebble8888]

thisに対してはダメなんですねえ。
勉強になりました。
yohhoyさんの方法を使ってください。