我们如何从成员函数返回一个 unique_ptr 成员？答案

【问题标题】：How do we return a unique_pointer member from a member function?我们如何从成员函数返回一个 unique_ptr 成员？
【发布时间】：2015-04-16 20:46:39
【问题描述】：

我有一个带有指针成员的基类。我必须做出有根据的猜测来确定它应该是unique_ptr 还是shared_ptr。它们似乎都不能解决我的特定用例。

class Base
{
public:
    Base(): pInt(std::unique_ptr<int>(new int(10))) {};
    virtual std::unique_ptr<int> get() = 0;
    //Base(): pInt(std::shared_ptr<int>(new int(10))) {}; // Alternate implementation
    //virtual std::shared_ptr<int> get() = 0; // Alternate implementation
private:
    std::unique_ptr<int> pInt;
    //std::shared_ptr<int> pInt; // Alternate implementation
};

基类已派生到Derived1 和Derived2。前者返回unique_ptr成员pInt，后者返回本地unique_ptr对象。

class Derived1: public Base
{
public:
    Derived1() {};
    virtual std::unique_ptr<int> get()
    {
        //return std::move(pInt);  Will compile but the ownership is lost
        return pInt;
    }
private:
    std::unique_ptr<int> pInt;
};
class Derived2: public Base
{
public:
    Derived2() {};
    virtual std::unique_ptr<int> get()
    {
        std::unique_ptr<int> pInt(new int());
        return pInt;
    }
private:
    std::unique_ptr<int> pInt;
};

Derived1 的 get 实现不会隐式转移所有权，因为成员指针变量不是 eXpiring 值，而 Derived2 的实现可以。这种行为在标准中有很好的记录

参见 12.8 §34 和 §35：

当满足某些条件时，允许省略实现类对象的复制/移动构造 [...] 复制/移动操作，称为复制省略，被允许在 [...] 具有类返回类型的函数中的 return 语句，当表达式是非易失性自动对象的名称，其与函数返回类型相同的 cv 非限定类型 [...]

当满足省略复制操作的条件并且要复制的对象由左值指定，重载决议为首先执行选择副本的构造函数，就好像对象由右值指定。

尽管如此，如果我通过std::move 显式转移所有权，则成员指针将来将无法使用。

或者，我必须将指针定义为shared_ptr，但这对于实现Derived2::get 来说是额外的开销。

注意应该考虑到Derived2::get的出现比Derived1::get更多，所以使用std:: shared_ptr的设计决策会产生相当大的相对影响。

【问题讨论】：

你没有说出你想要达到的目标，所以很难提出选择。您是否考虑过 (a) 返回一个原始指针，如果它只是需要被观察； (b) 返回一个弱指针？
@ForEveR 然后你会得到一个资源拥有同时由 2 个不同的智能指针类。当一个删除它时，另一个会做什么？
@RichardCritten 什么都没有。采用unique_ptr 的shared_ptr 构造函数获取指向对象的所有权，而unique_ptr 释放所有权。如果pInt 旨在保留所有权，但不是出于您提供的原因，这不是一个好主意。
让get()返回一个unique_ptr的引用怎么样？

标签： c++ pointers c++11 shared-ptr unique-ptr

【解决方案1】：

unique_ptr 无法按照您希望的方式处理您的 Derived1 案例。您需要指向同一资源的多个智能指针。 unique_ptr 根本不是这样的选择。没有办法。

您可以坚持使用unique_ptr 成员，但让您的函数返回一个原始指针。

virtual int *get() = 0;

这对你的Derived2 类来说很麻烦，因为不清楚调用者是否应该释放指向的内存。我建议您不要这样做。

您可以按照您的建议使用shared_ptr 成员，并让您的函数返回该成员。这在您的 Derived2 类中是完全可用的，但正如您指出的那样，不是最佳的。

不过，它仍然是最干净的解决方案。对于只知道他们有 Base 的呼叫者，您需要以某种方式通知他们（手动或通过返回的类型）他们在完成 get() 后应该做什么的结果，所以无论如何你都不能返回unique_ptr<int>。

返回unique_ptr<int> 的函数可能有用的唯一方法是调用者已经知道你有一个Derived2。但是，您可以添加一个新成员：

virtual shared_ptr<int> get() {
  return get_unique();
}
virtual unique_ptr<int> get_unique() {
    std::unique_ptr<int> pInt(new int());
    return pInt;
}

如果分析显示shared_ptr<int> get() 成员实际上增加了可测量的开销，我只会这样做。很有可能您的 shared_ptr<int> 实现已经足够，性能方面，然后可读性应该是不添加新成员的原因。

【讨论】：

我喜欢你的回答。在接受您的答案之前，我将等待一天，看看我是否确实得到了任何新的相关答案。再次感谢您的回答。

【解决方案2】：

unique_ptr 的目的是从一个独特的地方指向一个资源。如果您需要从多个位置指向此资源，则 unique_ptr 不再合适。在这种情况下，您应该使用 shared_ptr。
如果释放资源的所有权适合您的逻辑，则只需使用：

unique_ptr<int> get()
{
   return move(pInt);// this will move the ownership of the resource away from the member field
}

...但是从现在开始，pInt 不再有效。

如果您对资源很小心（如果您不担心悬空指针），那么不要只返回指向资源的原始指针（但请不要更喜欢使用 shared_ptr）。

在使用shared_ptr的情况下，注意循环依赖，使用weak_ptr做反制。这是关于它的一些事情：http://geekwentfreak-raviteja.rhcloud.com/blog/2014/07/06/c11-how-to-create-cyclic-dependencies-with-shared_ptr-and-how-to-avoid-them/?_sm_au_=irVM6PVF1TR4nGMW

帖子编辑：当您使用 unique_ptr 作为成员字段时，您将丢失复制构造函数，因为无法复制 unique_ptr。仅供参考

但是，在我看来，使用 unique_ptr 已经是额外的开销，其中只需直接使用 shared_ptr 或 int。

【讨论】：