多态性：原始指针与智能指针

Question

这是如何工作的？

我想使用多种类型（研究、添加、删除）的向量来进行库存管理（药水、武器等。全部来自虚拟 class 物品）。

我在这里简化问题：我有一个包含项目 (Base class) 和武器 (Derived class) 的向量。对于内存管理问题，我更喜欢使用 unique_ptr 但没有办法 return 它或正确使用它。

示例如下：

// UniquePointerAndPolymorphism.cpp : Ce fichier contient la fonction 'main'. L'exécution du programme commence et se termine à cet endroit.
//

#include <iostream>
#include <vector>

class Item
{
protected:
    std::string name_;
public:
    Item(std::string name) :name_(name) {};
    virtual std::string getName() { return "b_" + name_; };
};


class Weapon : public Item
{
public:
    Weapon(std::string name) : Item(name) {};
    std::string getName() override { return "d_" + name_; };
};

std::vector<std::unique_ptr<Item>> elements;

std::unique_ptr<Weapon> getAnElement_uniquePointer(int i)
{
    /*
     *
     * How to return unique pointer from the vector ?????
     *
     */
    return std::make_unique<Weapon>("returned");

}

Weapon* getAnElement_rawPointer(int i)
{
    if (auto oneElement = dynamic_cast<Weapon*>(elements[i].get()))
    {
        return oneElement;
    }
    else
    {
        return nullptr;
    }
}


int main()
{

    elements.push_back(std::make_unique<Weapon>("1"));
    elements.push_back(std::make_unique<Item>("2"));
    elements.push_back(std::make_unique<Weapon>("3"));

    Weapon* rptElement = getAnElement_rawPointer(2);
    std::cout << rptElement->getName() << std::endl;

    std::unique_ptr<Weapon> uptElement = std::move(getAnElement_uniquePointer(0));
    std::cout << uptElement->getName() << std::endl;

}

所以我有几个问题:

即使看起来不是问题，多态兼容吗使用智能指针 ?
return使用原始指针是唯一的解决方案吗？
我必须使用 shared_pointer 才能在 vector 和程序的另一部分中使用它吗？
有没有办法return参考？

谢谢。塞巴斯蒂安

Answer 1

唯一指针就是：唯一。每个对象应该只有一个唯一的指针。一旦您尝试 return 唯一指针，就必须有 2 个：一个在您的矢量元素中，一个 return 来自您的函数。我认为有一些方法可以解决这个问题，比如 return 对指针的引用，但这很快就会变得混乱。

您可以从 unique_ptr 创建 shared_ptr，或者您可以只在向量中使用 shared_ptr 作为开始。

或者，在库存系统的情况下，您使用的是相对简单的对象。根据我的经验，您需要一个 class 用于实际游戏世界中的物品，一个单独的 InventoryItem class 用于存储在库存中的物品。

然后每个项目将存储它构造的 inventoryItem 的类型。这不仅意味着您不必为确保库存物品不会出现在您的游戏世界中而弄乱所有细节，还意味着如果更方便的话，您可以轻松地按价值传递这些物品，因为数量此类项目中的实际数据小得可笑 :)

归根结底，如何管理您的指针，或者您是否应该使用指针，完全是个人选择。根据此处的用途，只有 unique_ptr 不会被使用。

Answer 2

Even if it seems to not be the problem, is Polymorphism compatible with smart pointers ?

是的，多态与智能指针兼容。

Was returning a raw pointer the only solution ?

不，return使用原始指针不是唯一的解决方案。（请参阅下面的 可选参考 答案。）

一个约定是使用原始指针来指示非拥有指针。

不幸的是，意图是指原始指针是非拥有指针，这一点通常不清楚，因为历史上原始指针通常是拥有指针。

如果您采用这样的策略，则需要遵守原始指针是非拥有指针的原则。（我觉得是个好政策，我用了。）

Do I have to use shared_pointer to use it in the vector and in another part of my program?

不，您没有使用shared_ptr。使用 shared_ptr 是联合所有权。

联合所有权无异于成为一个全局变量。除非对象是 不可变的，否则关于对象状态的推理是棘手的，尤其是当不同的所有者有不同的不变量时。

我考虑使用 shared_ptr 作为最后的手段。我的智能指针是 unique_ptr（原始指针是非拥有的）。

Is there a way to return a reference?

是的，您可以 return 对武器的引用。

Weapon& getAnElement_reference(int i) {
    if (auto oneElement = dynamic_cast<Weapon*>(elements[i].get()))
    {
        return *oneElement;
    }

    throw std::logic_error("No weapon");
}

但是如果索引引用的对象不是武器怎么办？代码需要抛出异常。

抛出异常的另一种方法是 return 一个 std::optional<std::reference_wrapper<Weapon>>，当该索引处没有武器时，它可能是一个 std::nullopt_t。然后调用者需要显式访问可选。

如果调用者忽略检查 nullptr，这也比原始指针更安全，这是一个容易犯的错误，编译器不会帮助捕获这些错误。

多态性：原始指针与智能指针

Polymorphism : raw pointer vs smart pointer

c++

polymorphism

smart-pointers

raw-pointer