unique_ptr和shared_ptr中的Deleter类型区别

Question

当我发现标准在指针所拥有的Deleter方面对std::unique_ptr和std::shared_ptr定义了两种完全不同的方式时，我感到非常好奇。下面是来自cppreference::unique_ptr和cppreference::shared_ptr的声明：

template<
    class T,
    class Deleter = std::default_delete<T>
> class unique_ptr;

template< class T > class shared_ptr;

正如您所看到的，unique_ptr将Deleter对象的类型作为模板参数“保存”。 这也可以在稍后从指针中检索Deleter的方式中看出：

// unique_ptr has a member function to retrieve the Deleter
template<
    class T,
    class Deleter = std::default_delete<T>
>
Deleter& unique_ptr<T, Deleter>::get_deleter();

// For shared_ptr this is not a member function
template<class Deleter, class T>
Deleter* get_deleter(const std::shared_ptr<T>& p);

能有人解释一下这种差异背后的理由吗？我显然倾向于使用unique_ptr，为什么不把这个概念也应用到shared_ptr中呢？此外，为什么在后一种情况下get_deleter会成为一个非成员函数？

- WorldSEnder

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有人需要挖出原始提案，但我的猜测是：不将删除器作为模板参数使shared_ptr更易于使用，但您需要支付类型抹除成本。将get_deleter设置为成员将使编写接受shared_ptr<T>的通用代码更加繁琐-您需要编写sp.template get_deleter<Deleter>()而不是get_deleter<Deleter>(sp)。这就是为什么std::get是非成员的原因。 - T.C.

稍微扩展一下 @T.C. 的说法，unique_ptr 的设计目标之一是几乎没有开销。擦除删除器的类型很方便，但会引入运行时开销，因此对于 unique_ptr 而言不如对于 shared_ptr 合适。 - wakjah

你还应该注意到，由于这种差异，即使 Base 没有虚析构函数，shared_ptr<Base> p = make_shared<Derived>() 也会做正确的事情。证明。 - Benoît

Answer 1

在这里您可以找到智能指针的原始提案：http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2003/n1450.html

它相当明确地回答了您的问题：

由于删除器不是类型的一部分，因此更改分配策略不会破坏源或二进制兼容性，并且不需要客户端重新编译。

这也很有用，因为可以为std::shared_ptr的客户端提供更多灵活性，例如可以在同一容器中存储具有不同删除器的shared_ptr实例。

此外，因为shared_ptr实现需要一个共享内存块（用于存储引用计数），并且因为与原始指针相比必须存在一些开销，所以添加类型擦除的删除器在这里并不是什么大问题。

另一方面，unique_ptr旨在完全没有开销，每个实例都必须嵌入其删除器，因此将其作为类型的一部分是自然而然的事情。

- Horstling

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顺便问一下，类型擦除的删除器是如何被调用的？ - WorldSEnder

@WorldSEnder：这取决于实现方式，但通常的方法是将具体的删除器封装到一个模板类中，该类实现（继承）用于删除T*的接口。因此，当引用计数达到零时，实现会调用虚拟方法，该调用被分派到嵌入类，嵌入类再调用具体的删除器。这与std::function的机制相同。 - Horstling

请注意，std::function和可能的shared_ptr的“原始”低级实现在实践中可能比基于vtable的实现更快，但很少有std库使用它们（通过谷歌搜索“最快的委托”）。 vtable实现只是最容易理解的，因为它看起来像普通的C ++。 - Yakk - Adam Nevraumont