实现 shared_ptr 而不需要要求多态类具有虚析构函数，是否有可能？

Question

实现 shared_ptr 而不需要要求多态类具有虚析构函数，是否有可能？

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Lidström先生认为一个这样的构造函数shared_ptr<Base> p(new Derived);并不要求Base必须有虚析构函数:

Armen Tsirunyan: "真的吗? shared_ptr会正确清理吗? 请在此情况下演示如何实现该效果"

Daniel Lidström: "shared_ptr使用自己的析构函数来删除Concrete实例。这在C++社区中被称为RAII。我的建议是，尽可能了解RAII。当您在所有情况下都使用RAII时，它将使您的C++编码变得更加容易。"

Armen Tsirunyan: "我知道RAII，我也知道最终shared_ptr析构函数可以在pn达到0时删除存储的px。但是如果px具有指向Base的静态类型指针和指向Derived的动态类型指针，那么除非Base有虚构造函数，否则这将导致未定义行为。如果我说错了，请纠正我。"

Daniel Lidström: "shared_ptr知道静态类型是Concrete。它知道这一点，因为我在构造函数中传递了它！看起来有点像魔术，但我可以向您保证这是经过设计的，非常好用。"

那么，请评判我们。如何（如果可能）实现shared_ptr而不需要多态类具有虚构造函数？

- Armen Tsirunyan

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另一个有趣的事情是，shared_ptr<void> p(new Derived) 也会通过它的析构函数销毁 Derived 对象，无论它是否为虚拟的。 - dalle

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很棒的提问方式 :) - rubenvb

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尽管shared_ptr允许这样做，但设计一个没有虚析构函数的基类是一个非常糟糕的想法。Daniel关于RAII的评论是误导性的 - 它与此无关 - 但引用的对话听起来像是简单的沟通不畅（以及对shared_ptr如何工作的错误假设）。 - Roger Pate

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不是 RAII，而是通过类型擦除来处理析构函数。需要注意的是，shared_ptr<T>((T*)new U()) 的情况下，其中 struct U:T 将不会按预期工作（这可以通过间接方式轻松完成，例如一个接受 T* 但传递了 U* 的函数）。 - Yakk - Adam Nevraumont

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哇，这个问题是在10/10/10几乎10点的时候提出的。 - David G

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3个回答

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当创建shared_ptr时，它会在内部存储一个deleter对象。当shared_ptr即将释放所指向的资源时，该对象被调用。由于在构造时已知如何销毁资源，因此即使是不完整的类型，也可以使用shared_ptr。创建shared_ptr的人已经在其中存储了正确的deleter。

例如，您可以创建一个自定义的deleter：

void DeleteDerived(Derived* d) { delete d; }
shared_ptr<Base> p(new Derived, DeleteDerived);

p会调用DeleteDerived来销毁指向的对象。

这就是shared_ptr构造函数自动完成的操作，所以在实际使用中，除非你使用其他方式释放内存而不是调用delete，否则你不需要实现这种删除器。

- Yakov Galka

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对于不完整类型的提醒加一分，当将shared_ptr用作属性时非常方便。 - Matthieu M.

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简单地说，

shared_ptr使用特殊删除器函数，该函数由构造函数创建，始终使用给定对象的析构函数而不是Base的析构函数。这涉及到一些模板元编程的工作，但它确实有效。

就是这样

template<typename SomeType>
shared_ptr(SomeType *p)
{
   this->destroyer = destroyer_function<SomeType>(p);
   ...
}

- Artyom

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嗯...有趣，我开始相信这个了 :) - Armen Tsirunyan

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@Armen Tsirunyan 在开始讨论之前，你应该先查看一下 shared_ptr 的设计描述。这个“deleter 的捕获”是 shared_ptr 的一个重要特性之一... - Paul Michalik

7

@paul_71：我同意你的观点。另一方面，我认为这个讨论不仅对我有用，也对其他不知道shared_ptr这个事实的人有用。所以我想无论如何开始这个讨论也没有什么大错。 :) - Armen Tsirunyan

4

@Armen 当然不是。相反，你在指出shared_ptr<T>的这个非常、非常重要的特性方面做得很好，即使是有经验的C++开发人员也经常忽略它。 - Paul Michalik

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可以查看英文原文，
原文链接

- sellibitze · Accepted Answer

是的，可以这样实现shared_ptr。Boost和C++11标准都要求这种行为。除了引用计数外，shared_ptr还管理更多内容。所谓的“deleter”通常放在同一内存块中，该内存块也包含引用计数器。但有趣的是，此deleter的类型不是shared_ptr类型的一部分。“类型擦除”（type erasure）就是用于实现隐藏实际函数对象类型的“多态函数”boost::function或std::function的基本技术。为使您的示例正常工作，我们需要一个模板化构造函数：

template<class T>
class shared_ptr
{
public:
   ...
   template<class Y>
   explicit shared_ptr(Y* p);
   ...
};

所以，如果你将这个应用到你的类Base 和 Derived 中...

class Base {};
class Derived : public Base {};

int main() {
   shared_ptr<Base> sp (new Derived);
}

使用模板构造函数 Y = Derived 来构造 shared_ptr 对象。因此，构造函数有机会创建适当的删除器对象和引用计数器，并将指向该控制块的指针存储为数据成员。如果引用计数器达到零，则将使用先前创建的 Derived 感知删除器来处理对象。

C++11标准对此构造函数（20.7.2.2.1）有以下说明：

要求： p 必须可转换为 T * 。 Y 应为完整类型。 表达式 delete p 必须形式良好，具有明确定义的行为，不应引发异常。

效果：构造拥有指针 p 的 shared_ptr 对象。

…

至于析构函数（20.7.2.2.2）：

效果：如果 * this 为空或与另一个 shared_ptr 实例共享所有权（ use_count（）> 1 ），则没有副作用。否则，如果 * this 拥有对象 p 和删除器 d ，则调用 d（p）。 否则，如果 * this 拥有指针 p ，则调用 delete p 。

（我的加粗字体强调）。