唯一指针和 3 法则

Question

当我需要多态行为时，我经常发现自己在 C++ 中使用唯一指针。我通常实现如下所示的纯抽象 classes：

class A { 
public:
    virtual A* clone() const = 0; // returns a pointer to a deep copy of A
    // other methods go here
};

当我想用它自己的 A 实例修饰另一个 class 时，克隆方法就派上用场了，例如：

#include <memory>

class B {
private:
    std::unique_ptr<A> a_ptr;
public:
    // ctor
    B(const A& a) {
        a_ptr = std::unique_ptr<A>(a.clone());
        //...
    }
    // copy ctor
    B(const B& other) : B(*other.a_ptr) {}
};

我总是最终在 B 中实现复制构造函数以避免编译器错误（MSVC 给出了关于尝试引用已删除函数的模糊消息），因为唯一指针，这是完全有意义的。我的问题可以总结如下：

我真的需要 B 中的复制构造函数吗？也许有一个更好的模式可以让我完全避免它。
如果 1 是，我可以就此打住吗？我是否需要实现其他默认功能？ IE。有没有我还需要默认构造函数和析构函数的场景？

实际上，每当我觉得需要实现默认函数时，我通常会在其他三个函数的旁边实现一个移动构造函数；我通常使用 copy-and-swap-idiom（根据 GManNickG's answer in this thread）。我认为这不会改变任何东西，但也许我错了！

非常感谢！

Answer 1

首先，我认为你的克隆函数的签名可以是

virtual std::unique_ptr<A> clone() = 0;

因为您想要 A 个实例的深层副本和 B 中的独占所有权。其次，当您希望 class 可复制时，您确实必须为它定义一个复制构造函数。赋值运算符也是如此。这是因为 std::unique_ptr 是一个只能移动的类型，它阻碍了编译器生成默认实现。

不需要其他特殊的成员函数，尽管它们可能有意义。编译器不会为您生成移动构造函数和移动赋值运算符（因为您发布了自己的 copy/assignment 函数），但在您的情况下，您可以轻松地 = default; 它们。析构函数同样可以用 = default; 定义，这与 core guidelines.

一致

请注意，通过 = default 定义析构函数应该在翻译单元中完成，因为 std::unique_ptr 需要在释放其资源时知道完整类型。

是否需要默认构造函数完全取决于你想如何使用 class B.

Answer 2

正如@lubgr 在他的回答中提到的，您应该 return unique_ptr 而不是来自 clone 函数的原始数据。无论如何，转到您的问题：

B 中需要复制构造函数吗？好吧，这取决于您的用例，但是如果您复制 class B 的对象，您可能需要一个。但正如您所说，您经常这样做，因此考虑更通用的方法是明智的。其中之一是为 unique_ptr 创建一个包装器，该包装器将具有复制构造函数，并将在此复制构造函数中对该指针进行深度复制。考虑以下示例：

template<class T>
class unique_ptr_wrap {
public:
    unique_ptr_wrap(std::unique_ptr< T > _ptr) : m_ptr(std::move(_ptr)){}

    unique_ptr_wrap(const unique_ptr_wrap &_wrap){
        m_ptr = _wrap->clone();
    }

    unique_ptr_wrap(unique_ptr_wrap &&_wrap){
        m_ptr = std::move(_wrap.m_ptr);
    }

    T *operator->() const {
        return m_ptr.get();
    }

    T &operator*() const {
        return *m_ptr;
    }
private:
    std::unique_ptr< T > m_ptr;
};

这又取决于您的需要。我个人也建议重载移动构造函数，以使其使用更少的动态分配（但这可能是万恶之源的过早优化）。

唯一指针和 3 法则

Unique Pointers and The Rule of 3

c++

polymorphism

unique-ptr