观察std::unique_ptr及其nullptr_t构造函数

Question

我正在尝试理解为什么unique_ptr有一个nullptr_t构造函数。

constexpr unique_ptr::unique_ptr( nullptr_t );

我曾经认为这是因为普通的单参数构造函数是显式的，因此会拒绝nullptr值：

explicit unique_ptr::unique_ptr( pointer p );

但是当我构建一个示例时，编译器能够正常工作：

namespace ThorsAnvil
{
    template<typename T>
    class SmartPointer
    {
        public:
            SmartPointer()      {}
            explicit SmartPointer(T*){}
    };
}


template<typename T>
using SP    = ThorsAnvil::SmartPointer<T>;
int main()
{

    SP<int>     data1;
    SP<int>     data2(new int);  // fine
    SP<int>     data3(nullptr);  // fine
}

以下是输出结果：

> g++ --version
Configured with: --prefix=/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/usr --with-gxx-include-dir=/usr/include/c++/4.2.1
Apple LLVM version 6.0 (clang-600.0.56) (based on LLVM 3.5svn)
Target: x86_64-apple-darwin14.0.0
Thread model: posix
> g++ -Wall -Wextra -std=c++11 SP1.cpp

为什么std::unique_ptr需要额外的构造函数来接受nullptr_t参数？

- Martin York

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我猜测，这是为了优化，因为它被声明为“constexpr”。 - Falmarri

nullptr_t 构造函数也是 explicit 的吗？ - templatetypedef

@templatetypedef：不需要。只需要constexpr。 - Martin York

这将失败：SP<int> data; data = nullptr; - Bill Lynch

@CrappyExperienceBye，这可能就是你的答案-它允许直接分配nullptr。这是否足够证明了它的正当性？ - templatetypedef

Answer 1

SP<int>     data3(nullptr);  // fine

您正在使用直接初始化方式，这会导致编译器调用explicit构造函数。请尝试以下代码，您的程序将无法编译。

SP<int>     data4 = nullptr;

现在添加以下构造函数，上面的代码将编译通过。

SmartPointer(std::nullptr_t){}

因此，nullptr_t 构造函数使 unique_ptr 在您想将其初始化为 nullptr 时表现得像一个原始指针，但在其他情况下避免任何令人惊讶的所有权转移，例如实际分配原始指针。

- Praetorian

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SP<int> data5 = new int; 也失败了。 - Martin York

@CrappyExperienceBye 如果那个失败了，看看我刚刚添加的关于“令人惊讶”的所有权转移的最后一段。 - Praetorian

基本上，这是为了允许 SP<int> newData = nullptr;，并且有一个等效的赋值版本允许 newData = nullptr;。因此，我们可以轻松地重置 unique_ptr，但不会意外地分配它的指针。 - Martin York

@CrappyExperienceBye 是的，不仅仅是初始化/赋值。想想一个函数 void foo(unique_ptr<Type>) {...} 显然这个函数拥有参数的所有权。假设有人这样调用它 Type *t = new Type; foo(t); 让它编译通过并且函数默默地假定拥有所有权是不可取的行为。 - Praetorian

是的，我理解在使用 T* 时需要明确。我只是想知道为什么将 nullptr 特殊处理会很有用。 - Martin York

@CrappyExperienceBye 在这种情况下没有需要防范的地方，隐式转换是安全的。因此，这可能归结为允许您少打一些字并模仿原始指针，同时避免缺点。 - Praetorian