唯一指针和 3 规则

Question

当我想要多态行为时，我经常发现自己在 C++ 中使用唯一指针。我通常会实现类似下面的纯抽象类：

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

当我想用自己的 A 实例修饰另一个类时，clone 方法会派上用场，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），由于唯一指针，这完全有意义。我的问题可以总结如下：

1. 我真的需要 B 中的复制构造函数吗？也许有更好的模式可以让我完全避免它。

2. 如果是 1，我可以停在那里吗？我是否需要实现其他默认功能？ IE。在任何情况下我还需要默认构造函数和析构函数吗？

在实践中，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旁边实现一个移动构造函数；我通常使用复制和交换习语（根据GManNickG's answer in this thread）。我认为这不会改变任何事情，但也许我错了！

非常感谢！

Answer 1

首先，我认为您的克隆函数的签名可能是

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

因为您想要 A 实例的深层副本和 B 内的独占所有权。其次，当您希望类可复制时，您确实必须为您的类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 是只移动类型，这会阻碍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（当您发布自己的复制/赋值函数时），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。

您是否需要默认构造函数完全取决于您要如何使用 B 类。

Answer 2

正如@lubgr 在他的回答中提到的那样，您应该从clone 函数返回unique_ptr 而不是原始的。无论如何，去你的问题：

1. B 中是否需要复制构造函数？好吧，这取决于您的用例，但是如果您复制 B 类的对象，您可能需要一个。但正如你所说，你经常这样做，所以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制作此指针的深层副本。 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;
   };
   

2. 这又取决于您的需要。我个人也建议重载移动构造函数，以使其使用较少的动态分配（但这可能是过早的优化，这是万恶之源）。