C++ 中的智能指针

Question

假设我们有一个基类和一个派生类。所以：

class base {
     protected:
          ~base(){
                //...
          }
     // ...
};

class derived : public base {
     // ...
};

现在假设我们使用上面的类和智能指针类来编写此代码：

SmartPointer<base> bptr(new derived());
delete bptr;

我知道它会通过调用派生的析构函数来防止对派生对象进行切片>，但是它怎么知道要这样做呢？存储在智能指针中的引用不应该是base*类型的引用吗？它是否遍历某种层次结构树，将该指针强制转换为衍生*，然后调用删除？还是还有什么我不知道的事情？

该实现据称是线程安全的、非侵入式的和引用计数的。

是，您看到的类与我正在测试的类类似。显然有一种方法可以通过这些给定的类来做到这一点。我在上面的问题中提到了关于如何实现的主要想法，但我不确定这样的实现将如何工作。

Answer 1

首先，就目前的情况来看，代码将无法工作。 base 的析构函数至少必须受到protected（或者派生类是基类的友元）。 private 析构函数意味着编译器不允许您为派生类编写析构函数。现在，假设您有一个受保护的析构函数...（请记住，如果您设计要扩展的类，请提供一个公共虚拟析构函数或一个受保护的析构函数）非虚拟！）

一切都取决于SmartPointer的实现，特别是std::shared_ptr（或boost对应的boost::shared_ptr）能够干净地管理这种情况。该解决方案出于破坏目的执行某种类型的部分类型擦除。基本上，智能指针有一个模板化构造函数，它接受任何可以分配给基指针的指针，但因为它是模板化的，所以它知道具体类型。此时，它存储一个合成的删除器函数，该函数将调用适当的析构函数。

为简单起见，使用 std::function：

template <typename T>
void delete_deleter( void * p ) {
   delete static_cast<T*>(p);
}

template <typename T>
class shared_pointer {
    T * ptr;
    std::function<void(void*)> deleter;
public:
    template <typename U>
    shared_pointer( U* p, std::function<void()> d = delete_deleter<U> ) 
       : ptr(p), deleter(d)
    {}
    ~shared_pointer() {
       deleter( ptr );  // call the stored destructor
    }
};

该代码仅用于展示，必须针对生产进行调整（在哪里存储 function、引用计数... ），但这足以让您了解：在唯一已知对象确切类型的函数中（创建智能指针时），您创建一个包装器，它将调用您需要的析构函数的确切版本（提供一些类型擦除的缺陷），然后将其保留，当您需要删除对象时，调用它而不是delete运算符。

这也可以用于管理需要调用特殊方法而不是删除的其他资源：

// exhibition only!
shared_pointer<Foo> p( Factory.create(), &Factory::release );

同样，在准备好此生产之前应该有相当多的工作。

可以消除对用于简化擦除的 std::function 的依赖。在简单的情况下（智能指针仅支持使用 new 分配内存并使用 delete 释放内存），则只需提供一个 deleter 基类使用单个虚拟 operator()(void*)，然后将现有的 delete_deleter 重构为覆盖 的 deleter 的模板化派生类使用当前实现的operator()(void*)。如果您需要处理一般情况（保存任何类型的资源），那么不值得付出努力，只需使用 std::function 或 boost::function 即可。

Answer 2

首先，你的析构函数不应该是私有的，否则根本无法编译。其次，如果您使用“智能指针”，您可能根本不应该手动删除指针（虽然我不知道您正在使用什么实现，但这对我来说很奇怪）。

无论如何，如果您好奇当通过指向基类的指针删除对象时如何调用派生类的析构函数，答案就是多态性。但是您的析构函数缺少 virtual 声明，现在您的代码不会调用派生类的析构函数。

大多数 C++ 实现是通过虚拟表来实现这一点的。

Answer 3

如果您使用任何 boost 智能指针或其他不是您的 Base 类的 friend 的指针，那么此代码将无法编译，因为 Base< 的析构函数/code> 类是 protected （与其他独立于 Base 类的 private 相同）。

现在让我们假设您将 SmartPointer 设为 Base 的友元。在这种情况下，代码可以工作，但它不会调用 Derived 的析构函数，而是调用 Base 的析构函数，因为这里您的 Base 类不是多态的。您应该将Base 的destrucotr 声明为virtual。在最后一种情况下，当您的智能指针被删除时，将调用正确的析构函数。

Answer 4

该程序无效。

1）base的dtor是私有的

2）base的dtor不是虚拟的

来回答你的问题：你需要更正#1和#2。 然后将使用动态调度来调用 dtor（这将以与构造相反的顺序调用每个 dtor）。

如果不进行这些更正，SmartPointer 能够知道在此示例中以定义的方式调用派生的 dtor 的唯一方法是 SmartPointer 是否过于聪明（或使用起来很乏味） ）。

Answer 5

您的基类析构函数需要是虚拟的，以确保在通过基指针删除时调用派生类的析构函数。

有关虚拟析构函数的维基百科条目