C++中如何不使用裸指针实现非拥有式资源视图？

在C++里，要明确建模非拥有式资源视图，有几种标准机制和通用惯用手法可以替代语义模糊的裸指针：

• 使用C++20引入的std::observer_ptr
  这是标准库专门为非拥有式指针设计的类型，语义上明确表示“仅观察资源，不承担所有权”。它可以从裸指针、std::unique_ptr或std::shared_ptr隐式转换而来，行为和裸指针类似，但禁止通过它执行delete操作，从根源上避免了所有权混淆的问题。示例：

  #include <memory>
  #include <observer_ptr>
  
  void observe_widget(std::observer_ptr<Widget> widget_view) {
      if (widget_view) {
          widget_view->do_something();
      }
  }
  
  int main() {
      auto owned_widget = std::make_unique<Widget>();
      observe_widget(owned_widget); // 隐式转换为observer_ptr
      return 0;
  }
  

• 使用引用（&）
  如果能确保被观察的资源不会为空，且其生命周期严格长于观察者的生命周期，直接使用引用是最简洁的方案。引用的语义天然就是非拥有式的，不存在空指针风险，代码可读性也极高。示例：

  void update_widget(Widget& widget_ref) {
      widget_ref.update_state();
  }
  
  int main() {
      Widget my_widget;
      update_widget(my_widget);
      return 0;
  }
  

• 自定义非拥有式观察器类型
  可以自行封装一个轻量级的观察器类，内部持有裸指针，但只暴露访问资源的接口，完全屏蔽所有权相关操作（比如禁止delete、禁止移动语义等），以此明确语义。示例：

  template<typename T>
  class WidgetObserver {
  public:
      explicit WidgetObserver(T* ptr) : ptr_(ptr) {}
      // 仅提供访问接口
      T& operator*() const { return *ptr_; }
      T* operator->() const { return ptr_; }
      explicit operator bool() const { return ptr_ != nullptr; }
  
      // 禁止所有权转移相关操作
      WidgetObserver(const WidgetObserver&) = default;
      WidgetObserver& operator=(const WidgetObserver&) = default;
      WidgetObserver(WidgetObserver&&) = delete;
      WidgetObserver& operator=(WidgetObserver&&) = delete;
  
  private:
      T* ptr_;
  };
  

• 语义明确的命名约定
  如果不得不使用裸指针（比如兼容旧代码），可以通过命名来明确其非拥有式语义，比如给变量加上_view、_observer后缀，比如Widget* widget_view;。这种方式依赖团队代码规范，但能让其他开发者一眼识别出这只是资源视图，不会用于所有权操作。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Enlico