使用 shared_ptr 处理不完整类型的 Pimpl 习惯用法

Question

我正在阅读 Scott Meyers 的《Effective Modern C++》，他正在讨论 pimpl 习语的使用，并使用 unique_ptr 指向实现类，但存在需要类型的特殊成员函数（例如析构函数）的问题要完整。这是因为unique_ptr 的默认删除器在使用delete p 之前静态断言要删除的类型是否完整。所以类的任何特殊成员函数都必须在实现文件中定义（而不是编译器生成），在实现类被定义之后。

在本章的最后，他提到如果使用的智能指针是shared_ptr，则不需要在实现文件中定义特殊的成员函数，这源于它支持自定义删除器的方式。引用：

std::unique_ptr 和 std::shared_ptr 的行为差异 pImpl 指针源于这些智能指针支持自定义的不同方式 删除者。对于 std::unique_ptr，删除器的类型是 smart 类型的一部分 指针，这使得编译器可以生成更小的运行时数据 结构和更快的运行时代码。这种更高效率的结果是 当编译器生成的特殊函数（例如， 析构函数或移动操作）被使用。对于 std::shared_ptr，类型 deleter 不是智能指针类型的一部分。这需要更大的运行时间 数据结构和较慢的代码，但指向的类型不需要完整 当使用编译器生成的特殊函数时。

尽管如此，我仍然不明白为什么 shared_ptr 在没有完成课程的情况下仍然可以工作。似乎使用shared_ptr 时没有编译器错误的唯一原因是因为没有像unique_ptr 那样的静态断言，并且由于缺少断言而可能发生未定义的运行时行为。

我不知道 shared_ptr 的析构函数的实现，但是（通过阅读 C++ Primer）我得出的印象是：

del ? del(p) : delete p;

其中del 是指向自定义删除器的指针或函数对象。 Cppreference 还明确了 shared_ptr 没有自定义删除器的析构函数使用 delete p

3) 如果T 不是数组类型，则使用删除表达式delete ptr； .... Y 必须是完整类型。删除表达式必须格式正确、行为明确且不引发任何异常。

强调删除的类型必须是完整的。 pimpl 成语的一个最小示例：

//widget.h

#ifndef WIDGET
#define WIDGET

#include <memory>

class Widget{
public:
    Widget();
private:
    struct Impl;
    std::shared_ptr<Impl> pImpl;

};

#endif // WIDGET

//widget.cpp

#include <string>
#include "Widget.h"

struct Widget::Impl{
    std::string name;
};

Widget::Widget(): pImpl(new Impl) {}

//main.cpp

#include <iostream>
#include "Widget.h"

int main(){
    Widget a;
}

当main.cpp 中的Widget a 被编译时，shared_ptr 的模板被实例化为类型Widget（在main.cpp 内）并且可能为shared_ptr 生成的编译析构函数包含@987654343 行的执行@，因为我没有提供自定义删除器。然而此时，Impl 仍未定义，但行 delete pImpl 已被执行。这肯定是未定义的行为吗？

那么，当使用带有shared_ptr 的pimpl 习惯用法时，我如何不必在实现文件中定义特殊的成员函数来避免未定义的行为？

Answer 1

共享指针的删除器在此处创建：

Widget::Widget(): pImpl(new Impl) {}

在那之前，所有共享指针都相当于std::funciton<void(Impl*)>。

当您使用T* 构造shared_ptr 时，它会写入一个删除器并将其存储在std::function 等效项中。此时类型必须是完整的。

因此，在完全定义 Impl 之后，您必须定义的唯一函数是那些从某种 T* 创建 pImpl 的函数。