返回指向对象的参数指针答案

【问题标题】：Returning an argument pointer to an object返回指向对象的参数指针
【发布时间】：2010-09-27 16:02:05
【问题描述】：

在 Windows 的 C++ 中，我有一些对象工厂，它应该通过将指向对象的指针传递给 Create 函数并返回创建的对象来创建一系列 Info 对象。

void CreateInfoObject(AbstractInfo** info);  // The creation function

AbstractInfo 是一个基类，我们从中派生出许多类型的 Info 对象。

我想我现在可以如下创建一个 Info 对象：

MyInfoObject* InfoObj = NULL;  // derived from AbstractInfo object
InfoFactory fc;

fc.CreateInfoObject(&InfoObj); // Now I want to get my initialized pointer back

但它说它不能进行演员表...怎么了？

错误：无法从 MyInfoObject**_W64 转换为 AbstractInfo**

编辑：第一个答案提到界面很糟糕，看不到谁在分配等等......我该如何改进？

【问题讨论】：

标签： c++ pointers casting

【解决方案1】：

让我们考虑一下CreateInfoObject 的可能实现：

void InfoFactory::CreateInfoObject(AbstractInfo** info)
{
  *info = new SuperInfo;
}

现在，SuperInfo 和 MyInfoObject 没有任何共同点吧？

这就是为什么通常禁止以下行为：

struct Base {};
struct D1: Base {};
struct D2: Base {};

int main(int argc, char* argv[])
{
  Base** base = nullptr;
  D1* d = nullptr;
  base = d;
}

因为它允许D1 指向不相关的东西。

有几种解决方案：

// 1. Simple
AbstractInfo* info = nullptr;
fc.CreateInfoObject(info);

// 2. Better interface
std::unique_ptr<AbstractInfo> info = fc.CreateInfoObject();

然后，如果您确定自己确实拥有MyInfoObject，则可以使用：

MyInfoObject* myInfo = static_cast<MyInfoObject*>(info);

或者如果您不确定：

MyInfoObject* myInfo = dynamic_cast<MyInfoObject*>(info);

如果info 没有指向MyInfoObject 的实例（或派生的），则将myInfo 设置为nullptr。

但请记住，您的界面真的很糟糕。它非常 C-ish，不清楚是否实际分配了内存......如果是，谁负责处理它。

编辑：

在good C++ 风格中，我们使用 RAII 来表示所有权并确保清理。 RAII 是众所周知的，虽然不是很有指示性，但我自己更喜欢新的 SBRM（范围绑定资源管理）。

这个想法是，而不是使用一个裸指针，它不表明任何关于所有权的事情（即你必须在它上面调用 delete 吗？）你应该使用一个智能指针，例如unique_ptr.

也可以利用方法的返回参数，避免两步初始化过程（先创建指针，再使其指向一个对象）。这是一个简洁的例子：

typedef std::unique_ptr<AbstractInfo> AbstractInfoPtr;

// Note: if you know it returns a MyInfoObject
// you might as well return std::unique_ptr<MyInfoObject>
AbstractInfoPtr InfoFactory::CreateInfoObject()
{
  return AbstractInfoPtr(new MyInfoObject());
}

// Usage:
int main(int argc, char* argv[])
{
  InfoFactory factory;
  AbstractInfoPtr info = factory.CreateInfoObject();

  // do something

} // info goes out of scope, calling `delete` on its pointee

这里没有关于所有权的歧义。

另外，请注意如何更好地理解您的问题：

  std::unique_ptr<MyInfoObject> info = factory.CreateInfoObject();

无法编译，因为不使用 static_cast 或 dynamic_cast 就无法将 AbstractInfo* 转换为 MyInfoObject*。

【讨论】：

@Tony：我已经编辑了我的答案并提出了替代界面的建议。
非常感谢您的解释。现在我仍然可以从检索到的 AbstractInfoPtr 向下转换为派生对象吗？这是个好主意吗？
@Tony：是和不是。如果您的设计不需要向下转换，那就更好了，但是如果您被AbstractInfoPtr 卡住并且需要更多派生的对象，那么继续向下转换。没有设施（你不能直接使用static_cast）所以你必须手动完成：1.获取指针并将其转换，2.如果成功将其分配给另一个unique_ptr，3.从第一个释放它.如果是static_cast，您可以使用快捷方式 2。它给出：unique_ptr<MyInfoObject> myinfo ( static_cast<MyInfoObject*>(info.release()) );。对于dynamic_cast，这可能会失败，因此之前的测试。

【解决方案2】：

因为CreateInfoObject() 需要一个指向AbstractInfo 的指针，所以该函数有可能返回一个AbstractInfo 的实例，该实例不是 MyInfoObject。因此，您最终可能会得到一个指向 MyInfoObject 的指针，实际上 指向 DifferentInfoObject。

将MyInfoObject *InfoObj 更改为AbstractInfo *InfoObj，它应该可以工作。除了dynamic_cast<> 之外，不要放弃转换，因为您不确定CreateInfoObject() 返回该子类的实例。

【讨论】：

【解决方案3】：

编译器告诉你出了什么问题。当 T 和 U 彼此无关时，您不能将 T* 类型的指针转换为 U* 类型的指针。这里，T=MyInfoObject*、U=AbstractInfo* 是两种不同的指针类型，不共享任何继承关系。

【讨论】：

问题不在于指针。问题是CreateInfoObject() 可以返回一个AbstractInfo 的实例，它不是也是MyInfoObject 的一个实例，而调用代码无法确保不会发生这种情况。
为了强化这个答案：即使类 MyInfoObject 和 AbstractInfo 具有继承关系，指针类型 MyInfoObject* 和 AbstractInfo* 却没有。
@Jonathan：调用代码无论如何都是无效的。它是无效的，因为 T 和 U 与引用无关。编译器不允许你做这样的事情，除非你明确地转换指针，在这种情况下你可能会遇到你所指的问题。
@Jonathan：sellibitze 是正确的；即使不涉及继承，也会发生此错误。例如，void f(void **vp); int *i; f(&i); 也是非法的，尽管int* 和void* 之间存在转换。
我只想再提一件事。将 Derived* 类型的指针转换为 Base* 可能涉及指针调整。这就是为什么 Derived* 和 Base* 不与引用相关的另一个原因，即使 Derived 和 Base 与引用相关。

【解决方案4】：

指向指针的指针不如指向对象的指针灵活。编译器将严格执行类型而不考虑继承树。

修复此代码最安全的方法是使用双重赋值：

MyInfoObject* InfoObj = NULL;  // derived from AbstractInfo object 
AbstractInfo* temp = NULL;
InfoFactory fc; 

fc.CreateInfoObject(&temp); 
InfoObj = dynamic_cast<MyInfoObject*>(temp);

【讨论】：

即使他在不使用任何指针的情况下返回一个对象（例如，使用方法AbstractInfo InfoFactory::CreateInfoObject();）也会存在问题。他试图将一个抽象类转换为一个具体的子类，这会产生一个坏-形成的程序，不会编译。
@Jonathan，这个问题正是我在答案中使用dynamic_cast 的原因。如果返回的对象实际上不是 MyInfoObject，则转换将失败。

【解决方案5】：

考虑一下CreateInfoObject 中发生的情况。

假设AbstractInfo 的另一个子类，调用Foo。

在CreateInfoObject 中，我们创建一个新的Foo 并将其分配给*info。（允许向上转换）。

但是在外部，我们现在在 MyInfoObject** 内部有 Foo，这是错误的。

【讨论】：