了解采用自定义删除器的 unique_ptr 的构造函数

Question

我在说什么

我指的覆盖层是 std::unique_ptr<T,Deleter>::unique_ptr 处的 3 和 4，它们具有以下签名：

unique_ptr( pointer p, /* see below */ d1 ) noexcept;

我的问题

主要是这些：

/* see below */的解释到底是什么意思？
作为程序员，在选择将什么作为删除器类型模板参数传递给 std::unique_ptr 时，我该如何使用它？

而且，更详细：

std::unique_ptr 的构造函数是模板化的事实是否是必须提供删除模板参数的原因？
如果前面问题的答案是肯定的，那么The program is ill-formed if these both constructors are selected by class template argument deduction 来自链接页面是什么意思？
_Dp 和 _Del 究竟有何不同，这有何重要性？

我试图绕过它但没有成功

这里我试着解释一下我的推理。上面预料到的一些问题也散落在文中。

我的理解是在C++17之前，模板类型推导不适用于classes，只适用于函数，所以在创建模板class的实例时，如std::unique_ptr，模板 class 的所有强制性（即没有 = default_type_or_value）模板参数必须通过 <…>.

提供

此外，在/usr/include/c++/10.2.0/bits/unique_ptr.h中，我或多或少看到了这个：

namespace std {
    // …
    template <typename _Tp, typename _Dp = default_delete<_Tp>>
    class unique_ptr {
      public:
        // …
        using deleter_type  = _Dp;
        // …
        template<typename _Del = deleter_type, typename = _Require<is_copy_constructible<_Del>>>
        unique_ptr(pointer __p, const deleter_type& __d) noexcept : _M_t(__p, __d) { }
        // …
    }
    // …
}

其中构造函数在类型参数 _Del 上自行模板化，默认为 class' deleter_type（这是 _Dp 的别名）；据此我了解到，如果我错了请纠正我 (*)，std::unique_ptr 甚至不能利用 C++ 17 对 classes 的模板类型推导，因此就此重载而言，_Dp 的模板参数仍然是强制性的（即，如果要将删除器对象作为第二个参数传递给构造函数）。

由于是这种情况，我们传递给 std::unique_ptr 的实际类型参数可以用引用声明符装饰，如链接页面中所述。但这就是我迷路的地方，更不用说我确实看到了 _Dp 和 _Del can不同（例如，它们可以通过引用声明符不同），这使我的理解更加复杂。

但是，我将复制解释各种可能情况的页面部分：

3-4) Constructs a std::unique_ptr object which owns p, initializing the stored pointer with p and initializing a deleter D as below (depends upon whether D is a reference type)
a) If D is non-reference type A, then the signatures are:
unique_ptr(pointer p, const A& d) noexcept;
unique_ptr(pointer p, A&& d) noexcept;
b) If D is an lvalue-reference type A&, then the signatures are:
unique_ptr(pointer p, A& d) noexcept;
unique_ptr(pointer p, A&& d) = delete;
c) If D is an lvalue-reference type const A&, then the signatures are:
unique_ptr(pointer p, const A& d) noexcept;
unique_ptr(pointer p, const A&& d) = delete;
In all cases the deleter is initialized from std::forward<decltype(d)>(d). These overloads only participate in overload resolution if std::is_constructible<D, decltype(d)>::value is true.

我只能这样解释引用的文字，有很多疑问。

如果我们想将删除器d作为参数传递给构造函数，我们必须显式传递一个D 作为模板参数...什么？到 class and/or 到它的构造函数？甚至可以将模板参数传递给构造函数吗？
那D可以分为三种
1. 如果我们将其指定为 A，这意味着我们希望能够将左值（可能是 const）或右值作为 d 传递，因此两个重载都采用const A& 和 A&& 已定义。
2. 如果我们将其指定为<s>const</s> A&，这意味着我们希望成为无法将右值作为d 传递，因此删除采用A&& 的重载，因为它会绑定到右值，而重载A&用于代替 const A&，因为后者也会绑定到右值。
3. 如果我们将其指定为const A&，这意味着我们希望能够传递两个一个左值或一个右值[=161] =] 为 d，所以选择 const A& 的重载，而另一个选择 const A&& 的重载是 deleted，因为该参数类型无法绑定到左值，并且 ~~它对待右值的方式与 const A& 对待右值没有区别~~ ， 如答案中所述，最重要的是，它绑定到右值以防止其他过载， const A& 从绑定到右值，这将导致悬空引用存储在 std::unique_ptr 中（原因是 here）.

~~但是，当右值作为 d 传递时，1. 和 3. 的不同用例是什么？ 1. 绑定到A&& 3. 绑定到const A&，所以前者可以窃取资源，后者不能。~~

最后但同样重要的是，链接页面还添加了一些特定于 C++17 的内容：

The program is ill-formed if either of these two constructors is selected by class template argument deduction.

根据我的理解（参见上文 (*)），我一点也不清楚：如何输入这些构造函数会发生推论吗？

所以最重要的问题是：std::unique_ptr<T,Deleter>::unique_ptr 声明的这种复杂性对我作为程序员有用吗？

Answer 1

这些构造函数允许您传入删除器，根据您传入的是左值还是右值，删除器将被复制或移动。

但是，unique_ptr 中的删除器类型允许成为删除器的引用（即使是 D const&).在这种情况下，这些构造函数仍然允许您传入一个左值，然后您的 unique_ptr 将引用该左值。但是，它不会允许您传入右值。这是因为右值可能会破坏，从而使您的 unique_ptr 带有悬空引用。所以这些构造函数被设置为在编译时捕获这个逻辑错误。

如果这个规范不是那么复杂，天真的实现会允许这个逻辑错误（传入右值以绑定到引用删除器）导致 运行-次error 而不是编译时错误。

Answer 2

What does the explanation of /* see below */ actually mean?

它指定了不同类型 D 的构造函数的不同行为，其中 D 是 class 的模板参数，如 std::unique_ptr<T, D>。特别地，它考虑了以下三种情况：

D 是一个“普通”值类型，如 std::unique_ptr<int, Deleter>：我们可以传递任何类型 A 的任何对象作为该参数，只要一个 A 可用于 copy/move 构建一个 Deleter 适当。
D 是非常量引用类型，如 std::unique_ptr<int, Deleter&>：我们可以提供非常量左值表达式（而仅一个非常量const 左值表达式），再次使用可用于构造 Deleter& 的任何类型。（例如，这可能是派生的 class。）将右值表达式传递给此参数是不允许的，因为存储对（过期的）临时对象的引用没有意义。
D是const引用类型，和std::unique_ptr<int, const Deleter&>一样：同上一点，除了const限定的左值表达式也是合法的。

请注意，在所有这些情况下，唯一指针的类型完全由 D 决定：参数中的 A 只允许传递类型 other 的值 比 D 可以用来构建它。

How do I make use of it, as a programmer, when choosing what to pass as a deleter type template argument to std::unique_ptr?

一般情况下，您无需担心。指定 std::unique_ptr<T, D> 以适合您要使用的删除器类型：然后，任何可适当用于构造 D 的合理类型 A 都将起作用，而任何不起作用的类型，不会工作。毕竟这里的详细规范是为了降低用户的复杂度而增加实现的复杂度！

Is the fact that the constructor of std::unique_ptr is templated the reason why the deleter template argument must be provided?

本质上，是的。因果关系走哪条路并不重要。（它可以被模板化以强制“你不能将这些构造函数与 CTAD 一起使用”，或者它可能必须被模板化，这导致“你不能将这些构造函数与 CTAD 一起使用”：最终这无关紧要。）

If the answer to the preceding quetion is affirmative, then what does the sentence The program is ill-formed if either of these two constructors is selected by class template argument deduction from the linked page mean?

std::unique_ptr foo(value(), deleter()); 是非法的，应该会导致编译错误。这与 CTAD 的工作方式有关，如果您有兴趣，请参阅 cppref's docs on CTAD 以获得更好的想法。

How can _Dp and _Del actually differ, and how is this important?

我们可能会传递类型为 A 的对象，其中 A 是不同于 D 的类型，但所述对象可用于构造类型为 D。此外，我们要转发这种类型：我们不想要不必要的副本。取一个（左值或右值，视情况而定）引用 A 允许我们直接在唯一指针中构造一个 D 。这类似于 .emplace 在标准容器中的用法。

Answer 3

这种复杂性归结为相当简单的使用：

std::unique_ptr<SomeType, SomeDeleter> 有一个构造函数，它的 deleter 参数接受左值或右值。这是有道理的，因为传递给构造函数的删除器将 copied/moved 放入 unique_ptr 对象中。
std::unique_ptr<SomeType, SomeDeleter&> 有一个构造函数，它的 deleter 参数只接受非常量左值。由于 unique_ptr 实例只存储对提供的删除器的引用，因此接受右值是没有意义的（它的生命周期将在 unique_ptr 完成构造后立即结束），并且你'已经声明删除器需要是非常量，因此接受对 const 的引用也没有意义。
std::unique_ptr<SomeType, SomeDeleter const&> 有一个构造函数，它的 deleter 参数接受 const 或非常量左值。不接受右值的原因与 (2) 相同，但在这种情况下，您已声明删除器可以是常量。

例如，如果您取消注释下面任何注释行，则该程序将无法编译。这是理想的，因为所有注释行都会导致危险情况。

struct Deleter
{
    void operator()(int* ptr) const
    {
        delete ptr;
    }
};

int main() {
    Deleter d;
    Deleter const dc;
    std::unique_ptr<int, Deleter> p1{new int{}, d};
    std::unique_ptr<int, Deleter> p2{new int{}, dc};
    std::unique_ptr<int, Deleter> p3{new int{}, Deleter{}};
    
    std::unique_ptr<int, Deleter&> p4{new int{}, d};
    //std::unique_ptr<int, Deleter&> p5{new int{}, dc};
    //std::unique_ptr<int, Deleter&> p6{new int{}, Deleter{}};
    
    std::unique_ptr<int, Deleter const&> p7{new int{}, d};
    std::unique_ptr<int, Deleter const&> p8{new int{}, dc};
    //std::unique_ptr<int, Deleter const&> p9{new int{}, Deleter{}};
}

Live Demo

了解采用自定义删除器的 unique_ptr 的构造函数

Understanding the unique_ptr's constructor which takes a custom deleter

c++

templates

unique-ptr

type-deduction

c++17

我在说什么

我的问题

我试图绕过它但没有成功