c++ unique_ptr 参数传递

Posted 2023-02-17

【中文标题】c++ unique_ptr 参数传递

【英文标题】：c++ unique_ptr argument passing

【发布时间】：2012-09-22 20:35:23

【问题描述】：

假设我有以下代码：

class B  /* */ ;

class A 
    vector<B*> vb;
public:
    void add(B* b)  vb.push_back(b); 
;


int main() 

    A a;
    B* b(new B());
    a.add(b);

假设在这种情况下，所有原始指针B*都可以通过unique_ptr<B>处理。

令人惊讶的是，我无法找到如何使用 unique_ptr 转换此代码。经过几次尝试，我想出了以下代码，它可以编译：

class A 
    vector<unique_ptr<B>> vb;
public:
    void add(unique_ptr<B> b)  vb.push_back(move(b)); 
;


int main() 

    A a;
    unique_ptr<B> b(new B());
    a.add(move(b));

所以我的简单问题是：这是这样做的方法吗？尤其是move(b) 是唯一的方法吗？ （我在考虑右值引用，但我不完全理解它们。）

如果你有一个我找不到的完整解释移动语义的链接，unique_ptr 等，请不要犹豫，分享它。

编辑根据http://thbecker.net/articles/rvalue_references/section_01.html，我的代码似乎没问题。

实际上，std::move 只是语法糖。对于 X 类的对象 x，move(x) 与：

static_cast <X&&>(x)

需要这 2 个移动函数，因为强制转换为右值引用：

防止函数“add”按值传递 让push_back使用B的默认移动构造函数

显然，如果我将“添加”函数更改为通过引用（普通左值引用）传递，我不需要 main() 中的第二个 std::move。

不过，我想确认一下这一切……

【问题讨论】：

我认为这可能对你有用：***.com/questions/2876641/…

@KirilKirov 谢谢，这个问题提供了有趣的链接（见编辑）

如果您以这种方式更改添加，则可以避免 main 中的 std::move，但这会很糟糕，因为 add 的调用者不知道他们是否仍然拥有该对象不看add的来源。

@DeadMG Argh。我知道我会做些傻事。谢谢。顺便说一句，我正在考虑通过右值引用传递我的参数，即“add(B&& b)”，以抑制其实现中的“移动”，在这种情况下这似乎是多余的。但是这样做（通过右值引用而不是值传递），我得到了相同的结果，特别是，我不能抑制这个“移动”。有什么理由吗？

因为所有变量都是左值，包括那些对右值的引用。

【参考方案1】：

是的，应该这样做。您将所有权从main 明确转移到A。这与您之前的代码基本相同，只是它更明确且更可靠。

【讨论】：

一些扩展讨论：Herb Sutter's GOTW #91 和 Scott Meyers on passing move-only types 特别是“按值”与“按右值引用”

【参考方案2】：

我有点惊讶，这里没有非常清楚明确地回答这个问题，也没有在我容易偶然发现的任何地方回答。虽然我对这些东西很陌生，但我认为可以说以下内容。

这种情况是一个调用函数，它构建了一个unique_ptr<T> 值（可能通过将调用的结果强制转换为new），并希望将它传递给某个函数，该函数将获得指向对象的所有权（通过例如，将其存储在数据结构中，就像这里发生的那样，存储在 vector) 中。为了表明调用者已获得所有权，并准备放弃它，传递一个unique_ptr<T> 值已经到位。据我所知，传递这样一个值的三种合理模式。

按值传递，如问题中的add(unique_ptr<B> b)。 通过非const 左值引用传递，如add(unique_ptr<B>& b) 通过右值引用传递，如add(unique_ptr<B>&& b)

传递const 左值引用是不合理的，因为它不允许被调用的函数取得所有权（而const 右值引用会比这更愚蠢；我什至不确定它是否被允许)。

就有效代码而言，选项 1 和 3 几乎是等价的：它们强制调用者写入一个右值作为调用的参数，可能通过在对 std::move 的调用中包装一个变量（如果参数已经一个右值，即在new 的结果中未命名，这不是必需的）。然而，在选项 2 中，传递右值（可能来自 std::move）是不允许，并且必须使用命名的 unique_ptr<T> 变量调用函数（当从 new 传递强制转换时，一个必须先分配给一个变量）。

当确实使用了std::move 时，调用者中持有unique_ptr<T> 值的变量在概念上被取消引用（转换为右值，分别转换为右值引用），此时放弃所有权。在选项 1 中，取消引用是真实的，并且值被移动到传递给被调用函数的临时值（如果调用函数将检查调用者中的变量，它会发现它已经持有一个空指针）。所有权已经转移，调用者无法决定不接受它（对参数不做任何事情会导致指向的值在函数退出时被销毁；在参数上调用 release 方法会阻止这种情况，但只会导致内存泄漏）。令人惊讶的是，选项 2. 和 3. 在函数调用期间语义是等效的，尽管它们需要调用者的不同语法。如果被调用函数将参数传递给另一个采用右值的函数（例如push_back 方法），则必须在这两种情况下插入std::move，这将在该点转移所有权。如果被调用的函数忘记对参数做任何事情，那么调用者会发现自己仍然拥有该对象，如果持有它的名称（如选项 2 中的强制要求）；尽管如此，在案例 3 中，由于函数原型要求调用者同意释放所有权（通过调用 std::move 或提供临时的）。总而言之，这些方法确实

强制调用者放弃所有权，并确保实际声明所有权。 强制调用者拥有所有权，并准备（通过提供非const 引用）放弃它；然而，这不是明确的（不需要甚至不允许调用std::move），也不能保证剥夺所有权。我认为这种方法的意图相当不明确，除非明确表示是否获得所有权由被调用函数自行决定（可以想象一些用途，但调用者需要注意） 强制调用者明确指出放弃所有权，如 1 所示。（但所有权的实际转移延迟到函数调用之后）。

选项 3 的意图相当明确；如果实际拥有所有权，这对我来说是最好的解决方案。它比 1 稍微高效一点，因为没有指针值被移动到临时对象（对std::move 的调用实际上只是强制转换并且没有任何成本）；如果指针在实际移动其内容之前通过几个中间函数传递，这可能尤其重要。

这里有一些代码可供试验。

class B

  unsigned long val;
public:
  B(const unsigned long& x) : val(x)
   std::cout << "storing " << x << std::endl;
  ~B()  std::cout << "dropping " << val << std::endl;
;

typedef std::unique_ptr<B> B_ptr;

class A 
  std::vector<B_ptr> vb;
public:
  void add(B_ptr&& b)
   vb.push_back(std::move(b));  // or even better use emplace_back
;


void f() 
    A a;
    B_ptr b(new B(123)),c;
    a.add(std::move(b));
    std::cout << "---" <<std::endl;
    a.add(B_ptr(new B(4567))); // unnamed argument does not need std::move

正如所写，输出是

storing 123
---
storing 4567
dropping 123
dropping 4567

请注意，值是按存储在向量中的顺序销毁的。尝试更改方法add 的原型（必要时调整其他代码以使其编译），以及它是否实际传递其参数b。可以得到输出线的几种排列。

【参考方案3】：

所以我的简单问题是：这是执行此操作的方法吗？特别是，“move(b)”是唯一的方法吗？ （我正在考虑右值引用，但我并不完全理解它......）

如果你有一个完整解释移动语义的链接，unique_ptr...我找不到，请不要犹豫。

Shameless plug，搜索标题“Moving into members”。它准确地描述了您的场景。

【参考方案4】：

您在main 中的代码可以简化一点，因为 C++14：

a.add( make_unique<B>() );

您可以将B 的构造函数的参数放在内括号内。

---

您还可以考虑一个拥有原始指针所有权的类成员函数：

void take(B *ptr)  vb.emplace_back(ptr); 

main 中的对应代码为：

a.take( new B() );

---

另一种选择是使用完美转发来添加向量成员：

template<typename... Args>
void emplace(Args&&... args)
 
    vb.emplace_back( std::make_unique<B>(std::forward<Args>(args)...) );

以及main中的代码：

a.emplace();

和以前一样，您可以将 B 的构造函数参数放在括号内。

Link to working example