如何可能（如果可以的话）实现shared_ptr而不需要多态类具有虚拟析构函数？

Question

先生。 Lidström 和我发生了争论 :)

Lidström 先生的主张是构造 shared_ptr。 p(new Derived); 不需要 Base 有虚拟析构函数：

Armen Tsirunyan：“真的吗？shared_ptr会正确清理吗？在这种情况下，您能否演示一下如何实现该效果？”

Daniel Lidström：“shared_ptr 使用自己的析构函数来删除 Concrete 实例。这在 C++ 社区中称为 RAII。我的建议是您学习所有内容当您在所有情况下使用 RAII 时，您可以了解 RAII。”

Armen Tsirunyan：“我了解 RAII，而且我也知道最终 shared_ptr 析构函数可能会在 pn 达到 0 时删除存储的 px。但是如果 px 具有静态指向 Base 的类型指针和指向 Derived 的动态类型指针，那么除非 Base 有虚拟析构函数，否则这将导致未定义的行为。我错了。”

Daniel Lidström：“shared_ptr 知道静态类型是 Concrete。自从我在其构造函数中传递它以来，它就知道这一点！看起来有点像魔术，但我可以向您保证，这是经过设计的，而且非常漂亮。”

所以，评判我们吧。在不要求多态类具有虚拟析构函数的情况下，如何可能（如果可以的话）实现shared_ptr？

Answer 1

是的，可以通过这种方式实现shared_ptr。 Boost 确实如此，C++11 标准也要求这种行为。作为增加的灵活性，shared_ptr 不仅仅管理引用计数器。所谓的删除器通常被放入也包含引用计数器的同一内存块中。但有趣的是，这个删除器的类型不是shared_ptr类型的一部分。这称为“类型擦除”，基本上与用于实现“多态函数”boost::function 或 std::function 用于隐藏实际函子类型的技术相同。为了使您的示例正常工作，我们需要一个模板化构造函数：

template<class T>
class shared_ptr
{
public:
   ...
   template<class Y>
   explicit shared_ptr(Y* p);
   ...
};

因此，如果您将其与您的类 Base 和 Derived 一起使用......

class Base {};
class Derived : public Base {};

int main() {
   shared_ptr<Base> sp (new Derived);
}

模板化构造函数与 Y=Derived 用于构造 shared_ptr 对象。因此，构造函数有机会创建适当的删除器对象和引用计数器，并将指向该控制块的指针存储为数据成员。如果引用计数器达到零，则先前创建的且派生感知的删除器将用于处置该对象。

C++11 标准对此构造函数有以下规定 (20.7.2.2.1)：

要求： p 必须可转换为 T*。 Y 应为完整类型。 表达式delete p应格式良好，应具有明确定义的行为并且不应抛出异常。

效果：构造一个拥有指针p的shared_ptr对象。

…

对于析构函数（20.7.2.2.2）：

效果：如果*this为空或与另一个shared_ptr实例共享所有权（use_count () > 1)，没有副作用。
否则，如果 *this 拥有对象 p 和删除器 d，则调用 d(p)。
否则，如果*this拥有指针p，则调用delete p。

（使用粗体字体强调的是矿）。

Answer 2

当创建shared_ptr时，它会在其内部存储一个deleter对象。当shared_ptr即将释放指向的资源时调用此对象。由于您知道如何在构造时销毁资源，因此即使对于不完整的类型，您也可以使用 shared_ptr 。创建 shared_ptr 的人已经在那里存储了正确的删除器。

例如，您可以创建一个自定义删除器：

void DeleteDerived(Derived* d) { delete d; }
shared_ptr<Base> p(new Derived, DeleteDerived);

p 将调用 DeleteDerived 来销毁指向的对象。

这是 shared_ptr 构造函数自动执行的操作，因此在实践中，您不需要实现此类删除器，除非您通过调用 delete 以外的方式进行释放。

Answer 3

简单地说，

shared_ptr 使用特殊的删除器函数，该函数由始终使用的构造函数创建
给定对象的析构函数而不是 Base 的析构函数，这是模板元编程的一些工作，但它有效。

类似的东西

template<typename SomeType>
shared_ptr(SomeType *p)
{
   this->destroyer = destroyer_function<SomeType>(p);
   ...
}