C++ Pimpl 习语不完整类型使用 std::unique_ptr

Question

对于演示该问题所需的大量代码，我深表歉意。我在使用带 std::unique_ptr 的 pimpl 习语时遇到问题。具体来说，当一个 class（具有 pimpl 的实现）在另一个具有 pimpl 的实现的复合 class 中用作成员数据时，问题似乎会发生。

我能找到的大多数答案都缺少 explicit destructor declaration，但正如您在这里看到的，我已经声明并定义了析构函数。

这段代码有什么问题，是否可以在不改变设计的情况下修改编译？

注意：错误似乎出现在 SomeComposite::getValue() 的定义中，并且编译器直到编译时才能看到错误。在 memory.h 中遇到错误，消息是 Invalid application of 'sizeof' to an incomplete type 'pimplproblem::SomeInt::impl'.

SomeInt.h

#pragma once
#include <iostream>
#include <memory>

namespace pimplproblem
{
    class SomeInt
    {

    public:
        explicit SomeInt( int value );
        SomeInt( const SomeInt& other ); // copy
        SomeInt( SomeInt&& other ) = default; // move
        virtual ~SomeInt();
        SomeInt& operator=( const SomeInt& other ); // assign
        SomeInt& operator=( SomeInt&& other ) = default; // move assign
        int getValue() const;

    private:
        class impl;
        std::unique_ptr<impl> myImpl;
    };
}

SomeInt.cpp

#include "SomeInt.h"

namespace pimplproblem
{
    class SomeInt::impl
    {
    public:
        impl( int value )
        :myValue( value )
        {}

        int getValue() const
        {
            return myValue;
        }
    private:
        int myValue;
    };

    SomeInt::SomeInt( int value )
    :myImpl( new impl( value ) )
    {}

    SomeInt::SomeInt( const SomeInt& other )
    :myImpl( new impl( other.getValue() ) )
    {}

    SomeInt::~SomeInt()
    {}

    SomeInt& SomeInt::operator=( const SomeInt& other )
    {
        myImpl = std::unique_ptr<impl>( new impl( other.getValue() ) );
        return *this;
    }

    int SomeInt::getValue() const
    {
        return myImpl->getValue();
    }
}

SomeComposite.h

#pragma once
#include <iostream>
#include <memory>
#include "SomeInt.h"

namespace pimplproblem
{
    class SomeComposite
    {   

    public:
        explicit SomeComposite( const SomeInt& value );
        SomeComposite( const SomeComposite& other ); // copy
        SomeComposite( SomeComposite&& other ) = default; // move
        virtual ~SomeComposite();
        SomeComposite& operator=( const SomeComposite& other ); // assign
        SomeComposite& operator=( SomeComposite&& other ) = default; // move assign
        SomeInt getValue() const;

    private:
        class impl;
        std::unique_ptr<impl> myImpl;
    };
}

SomeComposite.cpp

#include "SomeComposite.h"

namespace pimplproblem
{
    class SomeComposite::impl
    {
    public:
        impl( const SomeInt& value )
        :myValue( value )
        {}

        SomeInt getValue() const
        {
            return myValue;
        }
    private:
        SomeInt myValue;
    };

    SomeComposite::SomeComposite( const SomeInt& value )
    :myImpl( new impl( value ) )
    {}

    SomeComposite::SomeComposite( const SomeComposite& other )
    :myImpl( new impl( other.getValue() ) )
    {}

    SomeComposite::~SomeComposite()
    {}

    SomeComposite& SomeComposite::operator=( const SomeComposite& other )
    {
        myImpl = std::unique_ptr<impl>( new impl( other.getValue() ) );
        return *this;
    }

    SomeInt SomeComposite::getValue() const
    {
        return myImpl->getValue();
    }
}

Answer 1

您不能使用 Pimpl 类在头文件中声明的默认构造函数和赋值运算符（例如 SomeInt( SomeInt&& other ) = default;），因为默认实现是内联的，并且在声明点 SomeInt 的声明 SomeInt::impl 不完整，所以 unique_ptr 抱怨。你必须自己声明和定义所有特殊的成员函数。

即改变SomeInt和SomeComposite声明如下：

// SomeInt.h
SomeInt( SomeInt&& other ); // move
SomeInt& operator=( SomeInt&& other ); // move assign

// SomeInt.cpp
// after definition of SomeInt::impl
SomeInt::SomeInt( SomeInt&& other ) = default;
SomeInt& operator=( SomeInt&& other ) = default;

另一种选择是创建您自己的 Pimpl 指针，如 this answer 中所建议。

C++ Pimpl 习语不完整类型使用 std::unique_ptr

C++ Pimpl Idiom Incomplete Type using std::unique_ptr

c++

c++11

unique-ptr

pimpl-idiom

incomplete-type