如何传递std :: unique_ptr？

Question 1

我正在尝试使用C ++ 11 unique_ptr；我正在替换我的一个项目中的多态原始指针，该项目属于一个类，但是经常通过。

我以前有类似的功能：

bool func(BaseClass* ptr, int other_arg) {
  bool val;
  // plain ordinary function that does something...
  return val;
}

但是我很快意识到我将无法切换到：

bool func(std::unique_ptr<BaseClass> ptr, int other_arg);

因为调用者将不得不处理该函数的指针所有权，所以我不想这么做。那么，什么是解决我的问题的最佳方法？

我虽然将指针作为参考传递，像这样：

bool func(const std::unique_ptr<BaseClass>& ptr, int other_arg);

但是我这样做很不自在，首先是因为传递已经输入_ptr为引用的东西似乎不是本能，这将是引用的引用。其次，因为功能签名变得更大。第三，因为在生成的代码中，需要两个连续的指针间接访问才能到达我的变量。

Question 2

如果要让函数使用pointe，请传递对其的引用。没有理由将函数绑定为仅与某种智能指针一起使用：

bool func(BaseClass& base, int other_arg);

并在呼叫站点使用operator*：

func(*some_unique_ptr, 42);

或者，如果base允许该参数为null，则保持签名不变，并使用get()成员函数：

bool func(BaseClass* base, int other_arg);
func(some_unique_ptr.get(), 42);

Question 3

使用std::unique_ptr<T>（除了不必记住调用delete或delete[]显式调用）的优点是，它可以保证指针是nullptr或指向（基）对象的有效实例。我会回到这个我回答你的问题之后，但在第一个消息是DO使用智能指针来管理动态分配对象的生存期。

现在，您的问题实际上是如何在旧代码中使用它。

我的建议是，如果您不想转让或共享所有权，则应始终将引用传递给该对象。这样声明您的功能（const根据需要使用或不使用限定符）：

bool func(BaseClass& ref, int other_arg) { ... }

然后，具有的调用方std::shared_ptr<BaseClass> ptr将处理nullptr案件或要求bool func(...)计算结果：

if (ptr) {
  result = func(*ptr, some_int);
} else {
  /* the object was, for some reason, either not created or destroyed */
}

这意味着任何调用者都必须保证引用是有效的，并且在整个函数体执行期间它将继续有效。

这是为什么我坚信你应该之所以没有通过原始指针或引用智能指针。

原始指针只是一个内存地址。可以具有（至少）4个含义之一：

所需对象所在的内存块的地址。（好）
您可以确定的地址0x0是不可引用的，并且可能具有“ nothing”或“ no object”的语义。（坏）
内存块的地址超出了进程的可寻址空间（取消引用该内存块可能会导致程序崩溃）。（丑）
可以取消引用但不包含您期望的内存块地址。也许指针被意外修改，现在它指向另一个可写地址（进程中完全其他变量的地址）。写入该内存位置有时会在执行过程中带来很多乐趣，因为只要允许您在该位置写操作系统，操作系统就不会抱怨。（Zoinks！）

正确使用智能指针可以缓解情况3和情况4，这在编译时通常是无法检测到的，并且通常只在运行时程序崩溃或发生意外情况时才会遇到这种情况。

将智能指针作为参数传递有两个缺点：如果不进行复制就不能更改指向对象的const-ness （这会增加开销，对于而言是不可能的），并且仍然留下第二个（）含义。shared_ptrunique_ptrnullptr

从设计角度来看，我将第二种情况标记为（不好）。关于责任，这是一个更微妙的论点。

想象一下当一个函数接收一个nullptr参数作为参数时的含义。它首先必须决定如何处理它：使用“魔术”值代替丢失的对象？完全更改行为并计算其他内容（不需要该对象）？恐慌并抛出异常？此外，当函数通过原始指针接受2个，3个或更多参数时会发生什么？它必须检查它们中的每一个并相应地调整其行为。这在没有任何真正原因的情况下，在输入验证之上增加了一个全新的水平。

呼叫者应该是具有足够的上下文信息来做出这些决定的呼叫者，换句话说，坏消息就越可怕，您就知道越多。另一方面，该函数应仅遵循调用者的承诺，即所指向的内存可以安全地按预期使用。（引用仍然是内存地址，但从概念上讲是对有效性的保证。）

Question 4

我同意马丁纽（Martinho）的观点，但我认为必须指出传递引用的所有权语义。我认为正确的解决方案是在此处使用简单的传递引用：

bool func(BaseClass& base, int other_arg);

在C ++中，传递引用的普遍接受的含义就像该函数的调用者告诉该函数“在这里，您可以借用该对象，使用它并对其进行修改（如果不是const），但仅用于功能主体的持续时间。” 这绝不与的所有权规则相抵触，unique_ptr因为对象只是在短时间内被借用，因此不会发生实际的所有权转让（如果您将汽车借给某人，您是否会签署所有权交给他？）。

因此，即使将引用（甚至原始指针）从中拉出似乎是不好的事情（从设计角度，编码实践等）unique_ptr，但这实际上并不是因为它完全符合由设置的所有权规则的unique_ptr。然后，当然还有其他不错的优点，例如语法简洁，不仅仅限制a拥有的对象unique_ptr等等。

Question 5

就个人而言，我避免从指针/智能指针中提取引用。因为如果指针是nullptr什么呢？如果将签名更改为此：

bool func(BaseClass& base, int other_arg);

您可能需要保护代码免受空指针的引用：

if (the_unique_ptr)
  func(*the_unique_ptr, 10);

如果该类是指针的唯一所有者，那么Martinho的第二种选择似乎更合理：

func(the_unique_ptr.get(), 10);

或者，您可以使用std::shared_ptr。但是，如果只有一个实体负责delete，则std::shared_ptr间接费用无法收回。