一些 std::unique_ptr 的用法和注意事项

Question

一些 std::unique_ptr 的用法和注意事项

c++c++11smart-pointersunique-ptrresource-management

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C++11中，std::unique_ptr 的一些用途和注意事项是什么？

我可以使用 std::unique_ptr 来存储动态分配的数组吗？

我可以在使用自定义删除机制的资源时也使用 std::unique_ptr 吗？

- Mr.C64

1个回答

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原文链接

- Mr.C64 · Accepted Answer

让我们使用问答的格式来组织一些用途和注意事项。

Q1: 我想在我的类X中存储指向类Component的指针。
我不希望"容器"类X可复制; X是Component实例的唯一所有者。
我知道，拥有原始指针是一个不好的选择，并且可能导致内存泄漏（相反，观察原始指针是可以接受的）。对于这个目的，我应该使用什么样的智能指针？

A1: C++11的std::unique_ptr肯定是一个不错的选择。

它在独占（非共享）所有权的情况下很好，并且没有std::shared_ptr的开销。
它是之前C++98/03 boost::scoped_ptr的优秀替代品。
事实上, 除此之外, std::unique_ptr还提供了移动语义。
因此，如果类X包含unique_ptr<Component>数据成员(和其他可移动的数据成员)，整个类X将会自动可移动。

下面是一个示例用法：

#include <memory> // for std::unique_ptr

class X
{
    std::unique_ptr<Component> m_pComponent;
    ....

public:
    X()
        : m_pComponent( new Component() )
    {
        ....
    }
}

(当然，作为一个聪明的指针，不需要在包含类的析构函数中显式删除它。)

Q2: 太棒了！无需显式析构函数，没有std::shared_ptr的开销（典型的C++哲学："我们不会为我们不使用的东西付费"），移动语义机制已经实现！
然而，我有一个问题：我的类Component有一个构造函数重载，它需要在构造函数代码中计算一些参数，然后才能创建Component实例。我尝试在构造函数中使用普通的operator=赋值来将新创建的Component分配给unique_ptr，但是我收到了一个错误消息：

X::X()
{
    ....

    const int param = CalculateCoolParameter();

    // This assignment fails:
    m_pComponent = new Component(param); // <---- Error pointing to '=' here
                 ^--- error
}

A2：好的，你可能期望一个 operator= 重载来释放先前拥有的指针（如果有的话）并赋值给新创建的指针。
不幸的是，没有这样的重载。
不过，std::unique_ptr::reset() 方法可以实现！

m_pComponent.reset( new Component(param) );

Q3: 嗨！这个 unique_ptr 真的很酷！我喜欢它的智能特性，可以自动移动，不会带来负担。
因此，我想使用它来存储一些常量大小（在运行时计算）的动态分配数组，而不是使用 std::vector（在代码的这一部分中，我受到了严格限制，我不想为 std:vector 的开销付费，因为我并不需要所有的 std::vector 动态调整大小特性、深层复制等）。

我尝试了这样的代码：

const size_t count = GetComponentsCount();
unique_ptr<Component> components( new Component[count] );

它编译得很好，但我注意到只调用了 ~Component 析构函数一次，而我预期会调用 count 析构函数! 这里出了什么问题?

A3: 问题在于，使用上述语法时，std::unique_ptr使用 delete 释放已分配的对象。但由于这些是使用new []分配的，因此正确的清理调用是delete [](不是简单的没有括号的 delete )。

为了解决这个问题并指示unique_ptr正确地使用delete []释放资源，必须使用以下语法：

unique_ptr<Component[]> components( new Components[count] ); 
//                  ^^
//
// Note brackets "[]" after the first occurrence of "Component" 
// in unique_ptr template argument.
//

Q4: 太好了！但是我能否在使用 unique_ptr 时，资源释放代码不使用普通的 C++ delete（或 delete[]），而是使用某些自定义清理函数，比如对于使用 fopen() 打开的 C <stdio.h> 文件，可以使用 fclose() 函数进行释放，或者对于 Win32 文件 HANDLE（使用 CreateFile() 创建）可以使用 CloseHandle() 函数？

A4: 绝对可以：您可以为 std::unique_ptr 指定一个自定义删除器。

例如：

// 
// Custom deleter function for FILE*: fclose().
//
std::unique_ptr<FILE,          // <-- the wrapped raw pointer type: FILE*
                int(*)(FILE*)> // <-- the custom deleter type: fclose() prototype
myFile( fopen("myfile", "rb"), // <-- resource (FILE*) is returned by fopen()
        fclose );              // <-- the deleter function: fclose()



//
// Custom deleter functor for Win32 HANDLE: calls CloseHandle().
//
struct CloseHandleDeleter
{
    // The following pointer typedef is required, since
    // the raw resource is HANDLE (not HANDLE*).
    typedef HANDLE pointer;

    // Custom deleter: calls CloseHandle().
    void operator()(HANDLE handle) const
    {
        CloseHandle(handle);
    }
};

std::unique_ptr<HANDLE, CloseHandleDeleter> myFile( CreateFile(....) );