共享 void 指针。为什么这行得通？

Question

为了解决我的应用程序中一个非常特殊的问题，我需要一个指向已分配数据的共享指针，但对于外部世界，底层数据类型应该保持隐藏。

我可以通过创建我所有其他类都继承的某种 Root 类来解决这个问题，并在这个 Root 类上使用 shared_ptr，如下所示：

std::shared_ptr<Root>

但是：

• 我不希望我的所有类都从这个 Root 类继承，只是为了能够拥有这个共享指针
• 有时我想返回一个指向 std::vector 或 std::list 或 std::set 的共享指针...这显然不是从我的 Root 类继承的

很奇怪，您似乎可以在 void 上创建一个 shared_ptr 并且这似乎可以正常工作，如下例所示：

class X
   {
   public:
      X() {std::cout << "X::ctor" << std::endl;}
      virtual ~X() {std::cout << "X::dtor" << std::endl;}
   };

typedef std::shared_ptr<void> SharedVoidPointer;

int main()
{
X *x = new X();
SharedVoidPointer sp1(x);
}

x 被正确删除，在一个更大的实验中，我可以验证共享指针确实做了它需要做的事情（在最后一个 shared_ptr 熄灭后删除 x）。

这当然解决了我的问题，因为我现在可以使用 SharedVoidPointer 数据成员返回数据，并确保它在应有的位置被正确清理。

但这能保证在所有情况下都有效吗？它在 Visual Studio 2010 中显然可以工作，但是这在其他编译器上也能正常工作吗？在其他平台上？

Answer 1

您使用的shared_ptr 构造函数实际上是一个构造函数模板，如下所示：

template <typename U>
shared_ptr(U* p) { }

它在构造函数内部知道指针的实际类型是什么 (X)，并使用此信息创建一个函子，该函子可以正确地delete 指针并确保调用正确的析构函数。这个函子（称为shared_ptr 的“删除器”）通常与用于维护对象共享所有权的引用计数一起存储。

请注意，这仅在您将正确类型的指针传递给shared_ptr 构造函数时才有效。如果你改为说：

SharedVoidPointer sp1(static_cast<void*>(x));

那么这将不起作用，因为在构造函数模板中，U 将是 void，而不是 X。然后该行为将是未定义的，因为不允许您使用 void 指针调用 delete。

一般来说，如果您在构造 shared_ptr 时始终调用 new 并且不将对象的创建（new）与获取对象的所有权（创建shared_ptr)。

Answer 2

我认为问题的隐含点是你不能通过void*删除，所以你可以通过shared_ptr<void>删除似乎很奇怪。

您不能通过原始void* 删除对象，主要是因为它不知道要调用什么析构函数。使用 虚拟析构函数 没有帮助，因为 void 没有 vtable（因此没有虚拟析构函数）。

James McNellis 清楚地解释了为什么shared_ptr<void> 有效，但这里还有一些有趣的地方：假设您遵循documented best practice 在调用new 时始终使用以下形式...

shared_ptr<T> p(new Y);

...使用 shared_ptr 时不必有虚拟析构函数。无论 T 是 void，还是在更熟悉的情况下 T 是 Y 的多态基，这都是正确的。

这与长期以来的传统观念背道而驰：That interface classes MUST have virtual destructors.

OP 的delete (void*) 问题通过 shared_ptr 构造函数是一个模板这一事实得到解决，该模板记住它需要销毁的数据类型。这种机制以完全相同的方式解决了虚拟析构函数问题。

因此，即使对象的实际类型不一定在 shared_ptr 本身的类型中捕获（因为 T 不必与 Y 的类型相同)，然而，shared_ptr 会记住它所持有的对象类型，并在删除对象时执行对该类型的强制转换（或执行等效的操作）。