如何使用 unique_ptr 执行 dynamic_cast？

Posted 2023-02-22

【中文标题】如何使用 unique_ptr 执行 dynamic_cast？

【英文标题】：How to perform a dynamic_cast with a unique_ptr?

【发布时间】：2014-12-10 05:28:21

【问题描述】：

我的类层次结构如下：

class BaseSession : public boost::enable_shared_from_this<BaseSession>
class DerivedSessionA : public BaseSession
class DerivedSessionB : public BaseSession

在派生类函数中，我经常这样调用函数：

Func(boost::dynamic_pointer_cast<DerivedSessionA>(shared_from_this()));

由于我与shared_ptr 合作管理会话，因此工作正常。最近，我发现我对shared_ptr 的使用对于这种情况并不是最佳的。这是因为这些会话是为每个客户端维护一个套接字的单例对象。如果重新连接套接字，会话副本将成为僵尸。

作为解决方法，我开始通过引用而不是副本传递shared_ptr。这解决了僵尸问题。

理想情况下，我觉得我应该使用unique_ptr 来存储会话，然后将引用传递给其他函数。这打开了一整罐蠕虫。

如何将基类unique_ptr 对象转换为派生类unique_ptr 对象？以下行的unique_ptr 版本是什么？

Func(boost::dynamic_pointer_cast<DerivedSessionA>(shared_from_this()));

我只想要一个会话对象的副本，其他的都应该是参考。

【问题讨论】：

如果动态转换失败，你的指向对象会发生什么？是应该删除它还是只希望在演员成功时移动而不是删除？

如果 dynamic_cast 失败，Func 得到一个空对象并取消操作。我不想搬家，主人应该保持原样。

我怀疑我正在寻找一个 weak_ptr 到 unique_ptr 对象。除了回到C指针，还有其他选择吗？

@SharathKShetty 简短回答：不。 unique_ptr 表示所有权。弱指针需要包含锁定和引用计数的观察逻辑。这是有代价的，这就是为什么如果你愿意的话，你需要使用shared_ptr。好消息是你也可以使用std::dynamic_pointer_cast<>（和 weak_ptr）。每个人都赢了。

我同意sehe。创建一个指向另一个智能指针已经拥有的资源的 unique_ptr 而不在两个容器之间移动资源是错误的。 weak_ptr 没有指向的资源的所有权，而是一个弱引用：所以从 weak_ptr 到 unique_ptr 的任何操作都是不可行的或非常不鼓励

【参考方案1】：

这是 boost 的 dynamic_pointer_cast。这个想法很简单（但忽略删除器）。

//dynamic_pointer_cast overload for std::unique_ptr
template<class T, class U> std::unique_ptr<T> dynamic_pointer_cast( std::unique_ptr<U> && r ) BOOST_SP_NOEXCEPT

    (void) dynamic_cast< T* >( static_cast< U* >( 0 ) );

    BOOST_STATIC_ASSERT_MSG( boost::has_virtual_destructor<T>::value, "The target of dynamic_pointer_cast must have a virtual destructor." );

    T * p = dynamic_cast<T*>( r.get() );
    if( p ) r.release();
    return std::unique_ptr<T>( p );

【参考方案2】：

更新

问题已经澄清：

对不起，我不清楚。我希望所有权保留给原始所有者，被调用的函数应该只引用它，而不是所有权。不是为同一个对象寻找两个智能指针。

在这种情况下，解决方案很简单：

dynamic_cast<B&>(*my_unique_ptr)

完成。如果演员表不成功，它会抛出。

---

铸造shared_ptr

对于shared_ptr，有std::dynamic_pointer_cast<> (http://en.cppreference.com/w/cpp/memory/shared_ptr/pointer_cast)

铸造unique_ptr

最简单的方法似乎是：

#include <memory>

struct A  virtual ~A() = default; ;
struct B : A  ;

int main()

    std::unique_ptr<A> pa(new B);

    std::unique_ptr<B> pb(dynamic_cast<B*>(pa.release())); // DO NOT DO THIS

正如评论者正确指出的那样，如果转换失败，这可能会泄漏对象。这不是很有帮助。

dynamic_unique_ptr_cast<> 不存在的一个原因可能是unique_ptr 类型不会删除删除器。为目标指针类型选择适当的删除可能很难/不可能。

但是，对于简单的情况，您可以使用以下内容：

template <typename To, typename From, typename Deleter> 
    std::unique_ptr<To, Deleter> dynamic_unique_cast(std::unique_ptr<From, Deleter>&& p) 
        if (To* cast = dynamic_cast<To*>(p.get()))
        
            std::unique_ptr<To, Deleter> result(cast, std::move(p.get_deleter()));
            p.release();
            return result;
        
        return std::unique_ptr<To, Deleter>(nullptr); // or throw std::bad_cast() if you prefer
    


auto pb = dynamic_unique_cast<B>(std::move(pa));

【讨论】：

我想避免移动会话对象的所有权。我想在动态转换之后通过引用传递 unique_ptr。

谢谢@sehe。这是对 Jarad42 解决方案的一个很好的转折。 :-)

是的，在过去的两天里，这篇帖子引起了很多噪音。上次我试图尽可能地保留价值，但这个讨论已经进行了太长时间，而且似乎不会很快取得成果。要么拿它去聊天，要么你们中的一个人可以就这个问题提出一个新问题，让冷静的第三者找出正确的答案。

我只能通过完全删除Deleter 模板参数来使其工作，因为default_delete<From> 不会转换为default_delete<To>。但这就是我感兴趣的“简单案例”。

感谢@Danra，这实际上可能会为之前遇到类似情况的其他人提供启发，而我并不知道。如果您有一个最小的示例，您可以将其添加到答案中以防万一

【参考方案3】：

除非您想转移您的std::unique_ptr<T> 的所有权，否则您的函数应该采用指向T 的指针或引用。

所以Func 的签名应该类似于Func(DerivedSessionA*)

然后你的电话可能看起来像：

std::unique_ptr<BaseSession> ptr; // Initialize it with correct value

Func(dynamic_cast<DerivedSessionA*>(ptr.get()));

或者您似乎直接从BaseSession 中的方法调用它：

Func(dynamic_cast<DerivedSessionA*>(this));

【讨论】：

答案没有说明如果演员阵容失败该怎么办。

dynamic_cast 返回 nullptr 如果动态类型不是真正的 DerivedSessionA*（或子类型）。

@ChristopherPisz 如果转换失败该怎么办取决于其他上下文，并且与“如果来自原始指针的dynamic_cast 失败该怎么办”

我认为在转换前后指出谁拥有指针也很重要，并提到 unique_ptr::release 与 get。

如果我想转让所有权怎么办？

【参考方案4】：

只需使用std::unique_ptr<>::get()方法获取存储的指针：

Func(dynamic_cast<DerivedSessionA*>(shared_from_this().get()))

如果shared_from_this() 有那个原型：

std::unique_ptr<BaseSession>& shared_from_this();

【讨论】：

但是 shared_from_this() 总是返回一个 shared_ptr，而不是 unique_ptr。