shared_ptr 的控制块内部的虚函数是什么？

Question

我在 Scott Meyers 的“Effective Modern C++”一书中读到了一篇关于 shared_ptr 的“项目”，他说如下：

通常的控制块实现比较多 比你想象的复杂。它利用了继承，甚至还有一个虚函数。 （用于确保正确销毁指向的对象。） 这意味着使用 std::shared_ptrs 也会产生控制块使用的虚函数的机器成本。

然后他没有解释虚函数的确切作用。据我所知，删除指向对象的正确方法是使用删除器或类型擦除。所以，请解释一下这是关于什么的。

Answer 1

需要虚函数来确保正确删除正在共享的对象。与unique_ptr 不同，shared_ptr 在实例化其模板时不需要完全了解类型。例如。你可以这样做：

class Foo;
std::shared_ptr<Foo> foo = make_foo();

请注意，在上面的代码中，我们没有完整的 Foo 类型，只有前向声明。如果我们让foo 超出范围，它指向的对象将被正确删除，因为当Foo 在make_foo 中创建时，还创建了一个知道Foo 完整类型的删除器，因此可以调用适当的析构函数。 （例如，make_foo 可能会创建一个继承自 Foo 的 Bar 并返回它。shared_ptr 会很好地处理这个问题。）

shared_ptr 创建的用于管理Foo 删除的删除器对象上的函数将是虚拟的，允许shared_ptr 调用正确的析构函数。

大概是这样的：

struct deleter_interface {
    virtual void ~deleter_interface = default;
    virtual void dispose() = 0;
};

template <typename T>
struct deleter : deleter_interface {
    T* ptr_;
    deleter(T* ptr) : ptr_(ptr) {}
    virtual void dispose() { delete ptr_; }
};

template <typename T>
shared_ptr {
    T* ptr_;
    deleter_interface* deleter_;
    ...
};

template <typename T>
shared_ptr<T>::shared_ptr<T>(T* ptr)
    : ptr_(ptr), deleter_(new deleter<T>(ptr)) {}

template <typename T>
shared_ptr<T>::~shared_ptr<T>() { deleter_->dispose(); delete deleter_; }

虽然这看起来更复杂，但这是绝对必要的，它允许在没有完整类型的情况下使用shared_ptr。例如，如果您想这样做：

在 a.h 中：

struct Foo;
std::shared_ptr<Foo> a = make_object();
// ... let a go out of scope

在 a.cc 中：

struct Foo { ... };
struct Bar : Foo { ... };
std::shared_ptr<Foo> make_object() { return std::shared_ptr<Foo>(new Bar); }

如果我们没有在删除代码中使用虚函数，那么Bar 将不会被正确破坏。使用虚函数，标题 (a.h) 永远不会看到 Foo 或 Bar 的定义并不重要。