Question

我第一次尝试使用C ++ 11 unique_ptr;我正在替换我的一个项目中的多态原始指针，该指针由一个类拥有，但经常传递。

我以前的功能如下：

bool func(BaseClass* ptr, int other_arg) {
  bool val;
  // plain ordinary function that does something...
  return val;
}

但我很快意识到我无法切换到：

bool func(std::unique_ptr<BaseClass> ptr, int other_arg);

因为调用者必须处理函数的指针所有权，所以我不想这样做。那么，问题的最佳解决方案是什么？

我虽然将指针作为参考传递，但是：

bool func(const std::unique_ptr<BaseClass>& ptr, int other_arg);

但是我觉得这样做非常不舒服，首先是因为传递已经输入_ptr的内容作为参考似乎并非本能，这将是参考的参考。其次，因为功能签名变得更大。第三，因为在生成的代码中，需要两个连续的指针间接来达到我的变量。

Answer 1

如果希望函数使用指针对象，请传递对它的引用。没有理由将该函数与仅使用某种智能指针联系起来：

bool func(BaseClass& base, int other_arg);

在通话网站上使用operator*：

func(*some_unique_ptr, 42);

或者，如果允许base参数为null，则保持签名不变，并使用get()成员函数：

bool func(BaseClass* base, int other_arg);
func(some_unique_ptr.get(), 42);

Answer 2

使用std::unique_ptr<T>（除了不必记住明确调用delete或delete[]）的优点是它保证指针是nullptr或者它指向（基础）对象的有效实例。在我回答你的问题后，我会回到这个问题，但第一条消息是 DO 使用智能指针来管理动态分配对象的生命周期。

现在，您的问题实际上如何将其与旧代码一起使用。

我的建议是，如果您不想转让或分享所有权，则应始终传递对该对象的引用。像这样声明你的函数（根据需要使用或不使用const限定符）：

bool func(BaseClass& ref, int other_arg) { ... }

然后，具有std::shared_ptr<BaseClass> ptr的来电者将处理nullptr案件，或者会要求bool func(...)计算结果：

if (ptr) {
  result = func(*ptr, some_int);
} else {
  /* the object was, for some reason, either not created or destroyed */
}

这意味着任何调用者都必须承诺该引用有效，并且在整个函数体执行期间它将继续有效。

这就是我坚信你应该不传递原始指针或智能指针引用的原因。

原始指针只是一个内存地址。可以有（至少）4个含义之一：

所需对象所在的内存块的地址。（好的）
您可以确定的地址0x0不是可解除引用的，并且可能具有“无”或“无对象”的语义。（坏）
在进程的可寻址空间之外的内存块的地址（取消引用它将导致程序崩溃）。（丑陋的）
可以取消引用但不包含您期望的内存块的地址。也许指针被意外修改，现在它指向另一个可写地址（在您的进程中完全是其他变量）。写入这个内存位置会导致很多乐趣在执行期间发生，因为只要你被允许在那里写，操作系统就不会抱怨。（的 Zoinks！）

正确使用智能指针可以缓解相当可怕的情况3和4，这些情况通常在编译时无法检测到，而且通常只有在程序崩溃或意外事件时才会在运行时遇到。

将智能指针作为参数传递有两个缺点：您无法更改指向对象的const - 而不进行复制（这会增加shared_ptr的开销，并且unique_ptr）无法使用，而您仍然留有第二个（nullptr）含义。

我从设计角度将第二种情况标记为（错误）。这是一个关于责任的更微妙的论点。

想象一下当函数接收nullptr作为参数时它意味着什么。它首先必须决定如何处理它：使用“神奇”值代替丢失的对象？完全改变行为并计算其他东西（不需要对象）？恐慌并抛出异常？此外，当函数通过原始指针获取2个，3个甚至更多个参数时会发生什么？它必须检查每一个并相应地调整其行为。除了真正的原因之外，这在输入验证之上增加了一个全新的水平。

调用者应该是具有足够上下文信息的人来做出这些决定，或者换句话说，坏不那么可怕。另一方面，该函数应该只是接受调用者的承诺，即它所指向的内存可以安全地按预期使用。（引用仍然是内存地址，但在概念上代表了有效性的承诺。）

Answer 3

我同意Martinho，但我认为指出传递引用的所有权语义非常重要。我认为正确的解决方案是在这里使用简单的pass-by-reference：

bool func(BaseClass& base, int other_arg);

C ++中传递引用的普遍接受的含义就像函数的调用者告诉函数＆＃34;在这里，你可以借用这个对象，使用它并修改它（如果不是const）），但仅限于功能体的持续时间。＆＃34;这绝不会与unique_ptr的所有权规则发生冲突，因为该对象仅在短时间内被借用，因此没有实际的所有权转移（如果您将车借给某人，你把头衔给他签了吗？）。

所以，即使从unique_ptr中提取引用（甚至是原始指针）似乎也很糟糕（设计方面，编码实践等），但实际上并不是因为它完美根据{{1}}设置的所有权规则。然后，当然，还有其他很好的优点，例如干净的语法，对unique_ptr所拥有的对象没有限制，等等。

Answer 4

就个人而言，我避免从指针/智能指针中提取引用。因为如果指针是nullptr会发生什么？如果您将签名更改为：

bool func(BaseClass& base, int other_arg);

您可能必须保护代码免受空指针取消引用：

if (the_unique_ptr)
  func(*the_unique_ptr, 10);

如果班级是指针的唯一所有者，马蒂霍的第二个选择似乎更合理：

func(the_unique_ptr.get(), 10);

或者，您可以使用std::shared_ptr。但是，如果有一个单一实体负责delete，则std::shared_ptr开销不会得到回报。

如何传递std :: unique_ptr？

4 个答案: