是否可以颠倒破坏顺序？

Question

我有一个实现许多基本功能的基础 class，它需要一些 "storage"（内存块），必须由继承它的 class（或用户）提供).

class Base
{
public:

    Base(void* storage, size_t storageSize) :
        storage_{storage},
        storageSize_{storageSize}
    {
        // do something with the storage...
    }

    ~Base()
    {
        // do something with the storage...
    }

    // member functions

private:

    void* storage_;
    size_t storageSize_;
};

这里要注意的是这个内存块是在构造函数和析构函数中使用的。

这在 child class 使用静态存储时效果很好：

template<size_t Size>
class StaticObject : public Base
{
public:

    StaticObject() :
        Base{&storage, Size}
    {

    }

private:

    typename std::aligned_storage<Size>::type staticStorage_;
};

我知道存储是在构造前（Base的构造函数结束后"constructed"）和析构后（Base的析构函数开始前"destructed" 运行), 但对于琐碎的 std::aligned_storage<...>::type 这没有什么区别。

然而，当我想将它与动态分配的存储一起使用时，这个想法完全失败了：

class DynamicObject : public Base
{
public:

    DynamicObject(size_t size) :
        DynamicObject{std::unique_ptr<uint8_t>{new uint8_t[size]}, size}
    {

    }

private:

    DynamicObject(std::unique_ptr<uint8_t>&& dynamicStorage, size_t size) :
        Base{dynamicStorage.get(), size},
        dynamicStorage_{std::move(dynamicStorage)}
    {

    }

    std::unique_ptr<uint8_t> dynamicStorage_;
};

正如您在委托构造函数中看到的那样，我设法在存储将用于 Base 的构造函数之前创建（分配）存储 - "inverting" 一点点构造顺序。这个特定阶段也可以正常工作。问题是析构函数，因为我真的想不出任何解决我的问题的方法——在上面的代码中，动态分配的存储将在 Base 的析构函数开始运行之前被释放（并使用此内存块）...

现在我不得不以不同的方式解决这个问题 - 而不是继承自 Base，DynamicObject class 包含 unique_ptr 和 object Base作为成员变量——这样我控制了construction/destruction的顺序，但也有一些消极的一面：

我必须为 Base 中的每个函数提供一个包装器，这些函数应该由派生的 classes
我必须提供对 Base 的 (const) 引用的转换运算符，因为我想通过对基数 class[=53= 的引用来使用 objects ]

我考虑过使用多重继承，这样 DynamicObject 将从两个基础继承 - 一个将提供存储（私有继承）和 Base（继承功能） - 这个这样我也可以获得 construction/destruction 的正确顺序，但是以使用 "evil" 多重继承为代价...

请注意，上面的例子只是一个简化。真正的用例是 objects，比如我正在编写的 RTOS 的线程和消息队列（https://github.com/DISTORTEC/distortos ) - see the Dynamic*.hpp and Static*.hpp objects for real examples - https://github.com/DISTORTEC/distortos/tree/master/include/distortos

有什么巧妙的技巧可以用来颠倒破坏顺序吗？类似于上面 DynamicObject 的委托构造函数的使用？也许有更好的方法可以达到同样的效果？

Answer 1

这避免了在完全初始化之前使用存储对象进行工作的问题。

class Base
{
public:

    Base(void* storage, size_t storageSize) :
        storage_{storage},
        storageSize_{storageSize}
    {
    }

    virtual ~Base()
    {
    }

private:
    void* storage_;
    size_t storageSize_;
};

class Worker
{
    Worker(Base* storage)
        : storage(storage)
    {
        // do something with the storage
    }

    ~Worker()
    {
        // do something with the storage
    }

    Base* storage;
};

Base* storage = new FancyStorage;
Worker w(storage);
delete storage;

我避免使用智能指针以保持简单，因为我不知道您希望如何拥有您的存储对象。

Answer 2

听起来你真正想要的是颠倒等级制度； Base 应该有一些存储空间，而不是说 StaticObject 有 Base。例如，这可以用泛型来实现

template< typename Storage >
class Base
{
    Storage storage; // Storage could be a private base class too
public:
    // Fix: use perfect forwarding
    template< typename T... >
    Base(T ...args):Storage(args...) { /* More initialization */ }

    ~Base() {
        // Still safe to use storage!
    }

    void set_all_storate_to_zero()
    {
        memset(storage.ptr(), 0, storage.size());
    }
};

Answer 3

您需要使用类型擦除删除器，其方式与 shared_ptr 相同（但不像 unique_ptr 那样，它成为类型的一部分）。

class Base
{
public:
    typedef void (*StorageDeleter)(void*);

    Base(void* storage, size_t storageSize, StorageDeleter deleter = nullptr) :
        storage_{storage},
        storageSize_{storageSize},
        deleter_{deleter}
    {
        // do something with the storage...
    }

    virtual ~Base()
    {
        // do something with the storage...
        if (deleter_) deleter_(storage_);
    }

    // member functions

private:
    void* storage_;
    size_t storageSize_;
    StorageDeleter deleter_;
};

/* no changes to this one */
template<size_t Size>
class StaticObject;

class DynamicObject : public Base
{
    static void array_deleter(void* p) { uint8_t* pExact = (uint8_t*)p; delete [] pExact; }
public:
    DynamicObject(size_t size) :
        DynamicObject{std::unique_ptr<uint8_t[]>{new uint8_t[size]}, size}
    {

    }

private:
    DynamicObject(std::unique_ptr<uint8_t[]>&& dynamicStorage, size_t size) :
        Base{dynamicStorage.get(), size, &DynamicObject::array_deleter},
    {
        dynamicStorage.release();
    }
};

请注意，删除器是一个静态成员函数 -- 它不需要 DynamicObject 的实时派生实例即可正确运行。

我还修复了 std::unique_ptr 的用法，以便在构造 Base 期间抛出异常时使用数组释放器（构造后，删除函数负责）。

现在，考虑(pointer+deleter)已经存在，形式为std::unique_ptr<T, Deleter>。所以你可以这样做：

class Base
{
    typedef void (*StorageDeleter)(void*);
    typedef std::unique_ptr<void, StorageDeleter> AutofreePtr;

public:
    Base(AutofreePtr&& storage, size_t storageSize) :
        storage_{std::move(storage)},
        storageSize_{storageSize}
    {
        // do something with the storage...
    }

    virtual ~Base()
    {
        // do something with the storage...
    }

    // member functions

private:
    AutofreePtr storage_;
    size_t storageSize_;
};

template<size_t Size>
class StaticObject : public Base
{
    static void no_delete(void*) {}
public:

    StaticObject() :
        Base{{&storage, &StaticObject::no_delete}, Size}
    {

    }

private:

    typename std::aligned_storage<Size>::type staticStorage_;
};

class DynamicObject : public Base
{
    static void array_deleter(void* p) { uint8_t* pExact = (uint8_t*)p; delete [] pExact; }
public:

    DynamicObject(size_t size) :
        DynamicObject{{new uint8_t[size], &DynamicObject::array_deleter}, size}
    {

    }
};

是否可以颠倒破坏顺序？

Is it possible to invert order of destruction?

c++

c++11

inheritance

constructor

destructor