范围 std::unique_ptr 演员表

Question

我目前正在编写一些使用智能指针的代码，其中有许多地方需要将这些指针转换为它们的基类型并将它们作为常量参数传递给函数。目前我正在使用 shared_ptr 和标准指针转换函数来实现这一点，但这似乎效率低下（因为每次转换至少花费一个 CAS）并且也具有误导性（因为我们没有建模共享关系， parent 是对象的唯一所有者）。

因此我想到了以下内容，但想检查它是否确实安全，或者是否存在一些会破坏它的边缘情况？

template <typename ToType, typename FromType>
class FTScopedCastWrapper {
public:
    explicit FTScopedCastWrapper(std::unique_ptr<FromType>& p) : from_ptr_(&p) {
        auto d = static_cast<ToType *>(p.release());
        to_ptr_ = std::unique_ptr<ToType>(d);
    }

    ~FTScopedCastWrapper() {
        auto d = static_cast<FromType *>(to_ptr_.release());
        (*from_ptr_) = std::unique_ptr<FromType>(d);
    }

    const std::unique_ptr<ToType>& operator()() {
        return to_ptr_;
    }


    // Prevent allocation on the heap
    void* operator new(size_t) = delete;
    void* operator new(size_t, void*) = delete;
    void* operator new[](size_t) = delete;
    void* operator new[](size_t, void*) = delete;

private:
    std::unique_ptr<FromType>* from_ptr_;
    std::unique_ptr<ToType> to_ptr_;
};

template <typename ToType, typename FromType>
FTScopedCastWrapper<ToType, FromType> FTScopedCast(std::unique_ptr<FromType>& p) {
    return FTScopedCastWrapper<ToType, FromType>(p);
}

当时的预期用途是

void testMethod(const std::unique_ptr<Base>& ptr) {
    // Do Stuff
}

auto ptr = std::make_unique<Derived>();
testMethod(FTScopedCast<Base>(ptr)());

删除器不会被传递，因为这样做会阻止向上转换。这样做也没有意义，因为无论如何都不会在创建的智能指针上调用删除器。

堆上的分配被阻止，因为它可能允许包装器比它包装的指针更长寿，复制被 std::unique_ptr 成员阻止，标准销毁顺序将确保原始指针返回到原始智能销毁之前的指针，即使它是在与包装器相同的范围内声明的。

我知道这不是线程安全的，但我认为在线程之间共享 unique_ptr 违反了单一所有者的契约。

Answer 1

如果我没理解错的话，其目的是在函数调用期间 "steal" std::unique_ptr 的内容，然后 return 将其返回给其原始所有者函数调用完成。

但这似乎不必要地令人费解。首先，正如@TheUndeadFish 在评论中指出的那样，您可以将原始 Base* 作为函数参数并使用 std::unique_ptr::get() 调用它。只要被调用的函数不做一些愚蠢的事情，比如在传入的指针上调用 delete 或将其保存在静态变量中供以后使用，那么这就可以正常工作。

或者，如果您发现原始指针完全令人反感，您可以使用非拥有指针包装器，如下所示（未经测试，但您明白了）：

template <typename T>
class unowned_ptr {
public:
    unowned_ptr() = default;
    unowned_ptr(const unowned_ptr&) = default;
    unowned_ptr& operator=(const unowned_ptr&) = default;

    template <typename U>
    unowned_ptr(const U* other) : ptr(other) {}

    template <typename U>
    unowned_ptr(const std::unique_ptr<U>& other) : ptr(other.get()) {}

    T* operator->() { return ptr; }
    const T* operator->() const { return ptr; }

private:
    T* ptr = nullptr;
};

与此非常相似的东西，std::observer_ptr ("the world's dumbest smart pointer") 被提议用于 C++17，但我不确定状态。

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Scoped std::unique_ptr cast

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