智能指针应该如何向下转换？

Question

智能指针是否可以处理向下转换，如果不是，那么解决此限制的安全方法是什么？

我想做的一个例子是拥有两个包含智能指针的 STL 向量（例如）。第一个包含指向基类的智能指针，而第二个包含指向派生类的智能指针。智能指针被引用计数，例如与Boost的shared_ptrs类似的行为，但是手动滚动。我提供了一些示例代码来提供示例：

vector<CBaseSmartPtr> vecBase;
vector<CDerivedSmartPtr> vecDer;
...
CBaseSmartPtr first = vecBase.front();
vecDer.push_back(CDerivedSmartPtr(dynamic_cast<CDerived*>(first.get()));

这对我来说似乎不安全，因为我认为我最终会得到两个管理同一个对象的智能指针。在某个时刻，这可能会导致其中一个释放该对象，而另一个仍然保留对该对象的引用。

我希望但不认为会起作用的是直接向下转换，同时保留相同的对象，例如

dynamic_cast<CDerivedSmartPtr>(first)

我是否应该考虑更改第二个容器以也使用 CBaseSmartPtr 并仅在使用时向下转换？还有其他解决方案吗？

Answer 1

智能指针可以处理向下转型，但它不是自动的。获得常量正确性可能有点复杂（我在面试问题中使用了我们的智能指针实现，其中涉及一些模板技巧）。但许多智能指针的用户无论如何都不会用 const 限定类型实例化他们的智能指针。

您需要纠正的第一件事是计数器。由于您可能需要在 smart_ptr 和 smart_ptr 之间共享计数器，因此计数器类型不应依赖于类型参数。一般来说，这无论如何也不是什么大不了的事。计数器只是一个 size_t，可能包装在一个类中。 （注意：还有其他智能指针设计，但问题强烈表明使用了计数器）

向基数的强制转换应该相当简单。因此，您的 smart_ptr 应该有一个采用 smart_ptr 的构造函数。在此构造函数中，添加一行 static_cast((U*)0);。这不会生成代码，但会在 T 不是 U 的基数（模 const 限定）时阻止实例化。

相反，应该是显式强制转换。您无法以编程方式枚举 T 的所有基数，因此 smart_ptr 无法从 smart_ptr, smart_ptr, ... 派生，因此，<代码>dynamic_cast; > 不起作用。您可以提供自己的 smart_dynamic_cast(smart_ptr const& pU)。最好将其实现为返回 SPT 的函数。在此函数中，您可以简单地执行return SPT(dynamic_cast(&*pU))。

Answer 2

您想要的属性是指向类型的协方差。也就是说，如果 D 是 B，那么您需要 smartptr isa smartptr。我认为这在 C++ 中根本没有得到很好的支持，但一如既往，有可用的模板/重载 hack。

http://www.boost.org/doc/libs/ 1_39_0/libs/smart_ptr/pointer_cast.html 提供了适用于常规和 boost::smart_ptr 的动态转换。如果您不想只使用 Boost，您应该从实现中学习。

Answer 3

请关注 boost 邮件列表之一此处的主题。它展示了如何在 boost::shared_ptr 的情况下实现智能指针向下转型。华泰

Answer 4

普通智能指针（如 std::auto_ptr）在 STL 容器中使用并不安全，因为当 STL 在内部复制数据时将智能指针实例相互分配时，所有权会发生移动。您需要使用类似 boost::shared_ptr 的东西，它在内部实现引用计数以确保对象保持活动状态，无论有多少智能指针实例引用它。如果您正在编写自己的智能指针类型，那么您需要实现类似的引用计数。

Answer 5

我在微软页面上找到了这个：

    std::shared_ptr<base> sp0(new derived); 
    std::shared_ptr<derived> sp1 = 
    std::dynamic_pointer_cast<derived>(sp0);