Question

我正在阅读＆＃34;有效的现代C ++＆＃34;。在与std::unique_ptr相关的项目中，它声明如果自定义删除器是无状态对象，则不会出现大小费用，但如果它是函数指针或std::function大小费用发生。你能解释一下原因吗？

我们说我们有以下代码：

auto deleter_ = [](int *p) { doSth(p); delete p; };
std::unique_ptr<int, decltype(deleter_)> up(new int, deleter_);

据我了解，unique_ptr应该有decltype(deleter_)类型的对象，并将deleter_分配给该内部对象。但显然不是发生了什么。你能用最小的代码示例来解释这背后的机制吗？

Answer 1

unique_ptr必须始终存储其删除者。现在，如果删除器是没有状态的类类型，那么template <class _Tp, class _Dp = default_delete<_Tp> > class _LIBCPP_TYPE_VIS_ONLY unique_ptr { public: typedef _Tp element_type; typedef _Dp deleter_type; typedef typename __pointer_type<_Tp, deleter_type>::type pointer; private: __compressed_pair<pointer, deleter_type> __ptr_;可以使用instantiates，这样删除器就不会使用任何额外的空间。

如何完成此操作在实现之间有所不同。例如，empty base optimization和MSVC都将托管指针和删除器存储在libc++中，如果涉及的类型之一是空类，它会自动为您提供空基优化。

从上面的libc ++链接

std::tuple

tuple中的

libstdc ++ compressed pair和一些Google搜索建议他们的unique_ptr实施采用空基优化，但我找不到明确说明的任何文档。

在任何情况下，stores the two都表明libc ++和libstdc ++都使用EBO来减少带有空删除符的{{1}}的大小。

Answer 2

如果删除器是无状态的，则不需要存储空间。如果删除者不是无状态，那么状态需要存储在unique_ptr本身 std::function和函数指针具有仅在运行时可用的信息，因此必须与对象本身的指针一起存储在对象中。这又需要分配（在unique_ptr本身）空间来存储该额外状态。

或许理解Empty Base Optimization将有助于您了解如何在实践中实施 std::is_empty类型特征是如何实现这一特性的另一种可能性。

库编写者如何实现这一点显然取决于他们以及标准允许的内容。

Answer 3

来自unique_ptr实施：

template<class _ElementT, class _DeleterT = std::default_delete<_ElementT>>
class unique_ptr
{
public:
   // public interface...

private:

  // using empty base class optimization to save space
  // making unique_ptr with default_delete the same size as pointer

  class _UniquePtrImpl : private deleter_type
  {
  public:
     constexpr _UniquePtrImpl() noexcept = default;

     // some other constructors...

     deleter_type& _Deleter() noexcept
     { return *this; }

     const deleter_type& _Deleter() const noexcept
     { return *this; }

     pointer& _Ptr() noexcept
     { return _MyPtr; }

     const pointer _Ptr() const noexcept
     { return _MyPtr; }

  private:
     pointer   _MyPtr;

  };

  _UniquePtrImpl   _MyImpl;

};

_UniquePtrImpl类包含指针，并派生自deleter_type。

如果删除器恰好是无状态的，则可以优化基类，使其自身不占用任何字节。然后整个unique_ptr可以与包含指针的大小相同 - 即：与普通指针大小相同。

Answer 4

实际上将对不是无状态的lambdas进行大小惩罚，即捕获一个或多个值的lambda。

但是对于非捕获的lambdas，有两个关键事实需要注意：

lambda的类型是唯一，只有编译器知道。
非捕捉羔羊是无国籍的。

因此，编译器能够纯粹基于其类型调用lambda，它被记录为unique_ptr类型的一部分;不需要额外的运行时信息。

这实际上是为什么非捕获的lambdas是无国籍的。就大小惩罚问题而言，与任何其他无状态删除函子类型相比，非捕获lambdas当然没有什么特别之处。

请注意，std::function 不无状态，这就是为什么不适用于它的原因。

最后，请注意，尽管无状态对象通常需要具有非零大小以确保它们具有唯一地址，但无状态基类不需要添加到派生类型的总大小;这称为空基优化。因此unique_ptr可以实现（如在Bo Perrson的答案中）作为从删除类型派生的类型，如果它是无状态的，则不会造成大小惩罚。（事实上，这可能只是方式正确实现unique_ptr而没有无状态删除器的大小惩罚，但我不确定。）

C ++ std :: unique_ptr：为什么lambda没有任何大小的费用？

4 个答案: