如何在将原始指针移动到基类构造函数之前从unique_ptr中提取原始指针

How can I extract a raw pointer from a unique_ptr before moving it into my base class constructor

本文关键字：指针 原始 unique 提取 ptr 基类 移动 构造函数      更新时间：2023-10-16

我有一个非常具体的需求来访问特定于派生类的功能，我在构造包含类时unique_ptr获得了派生类的实例。然后，此包含类必须将unique_ptr向上转换为其基类，移动到包含类的基类构造函数，最终在该包含基类中moved 以获得所有权。一些代码应该会有所帮助：

class MemberBase {};
class MemberDerived : public MemberBase { /*some public stuff not in MemberBase*/ };
class MainBase {
std::unique_ptr<MemberBase> member_;
public:
MainBase(std::unique_ptr<MemberBase> member) : member_(std::move(member)) {}
};
class MainDerived : public MainBase {
MemberDerived* member_derived_;
// This class proceeds to use MemberDerived-only functions
public:
// How to write the initialization list below?
MainDerived(std::unique_ptr<MemberDerived> member)
: MainBase(std::move(member)), member_derived_(member.get() /*nullptr!!*/) {}
};

忽略整体类设计的问题(我知道与MainDerived中特定于MemberDerived函数的耦合并不理想;这是继承的代码，如果不进行重大重构就无法更改(，如何在将unique_ptr转发到MainBase之前抓住原始指针？

在下面找到一些我想到的想法，以及为什么我认为它们不是很好。

  1. 向下投射保护的访问器：
// Add this method to the protected section of MainBase:
MemberBase* MainBase::get_member() { return member_.get(); }
// Then downcast in MainDerived's c'tor
MainDerived::MainDerived(std::unique_ptr<MemberDerived> member)
: MainBase(std::move(member)), member_derived_(dynamic_cast<MemberDerived*>(get_member())) {}

这应该有效，但使用dynamic_cast(本身就是主要缺点(，当然，如果有人将传递给 c'tor 的类型更改为不是派生自MemberDerived的类型，它将在没有编译器帮助的情况下中断。

    在
  1. 指针中传递两次：
// member and member_derived must point to the same object!
MainDerived::MainDerived(std::unique_ptr<MemberDerived> member, MemberDerived* member_derived)
: MainBase(std::move(member)), member_derived_(member_derived) {}

除了制作一个非常丑陋的 c'tor 签名之外，用户很容易为两个参数传递不同的指针或在调用get之前执行move。此外，用户现在被迫创建一个局部变量以将其传递到两个地方。我有没有提到它很丑？

  1. 使用辅助函数技巧翻转初始化顺序：
template <typename T>
std::unique_ptr<T> ExtractPointer(std::unique_ptr<T> p, T** target) {
*target = p.get();
return std::move(p);
}
MainDerived::MainDerived(std::unique_ptr<MemberDerived> member)
: MainBase(ExtractPointer(std::move(member), &member_derived_)) {}

现在我实际上有点惊讶这没有产生任何警告/错误(带有-Wall的 gcc 5.4.0 (。我的一部分喜欢这个，因为它似乎很安全，因为它很难打破，但member_derived_的迂回初始化让我有点不寒而栗。

您的第二个解决方案已经完成了一半。请注意，构造函数不需要public。您可以将 2 参数设为一个private，并编写委托给它的 1 参数public构造函数。

class MainDerived : public MainBase {
MemberDerived* member_derived_;
MainDerived(std::unique_ptr<MemberDerived> &member, MemberDerived *member_derived)
: MainBase(std::move(member)), member_derived_(member_derived) { }
public:
MainDerived(std::unique_ptr<MemberDerived> member)
: MainDerived(member, member.get()) { }
};

member必须在private构造函数中通过引用来获取，因为未指定函数调用参数的计算顺序。因此，您无法安全地将member从public构造函数移动到private构造函数的参数中，因为这样移动和get()的顺序将未指定，但我们需要在移动之前get()发生。最简单的解决方法是让private构造函数通过引用获取member，这不会改变它。(您也可以使用{}而不是()来强制实施计算顺序，但让您的代码依赖于这种微妙的结构并不是一个好主意。

既然你知道指针指向MemberDerived，你就不需要dynamic_cast。一个static_cast就可以了。

如果您担心在更改某些内容时在类型中出错，那么只需参考元素类型：

MainDerived(std::unique_ptr<MemberDerived> member)
: MainBase(std::move(member))
, member_derived_(static_cast<decltype(member)::element_type*>(member_.get())) 
{}

正如你提到的，这需要member_protected或protected才能存在。

据我所知，这不会导致未定义的行为，除非有人传递了一个实际上并不指向与其element_type相同或派生类型的对象的std::unique_ptr，在这种情况下，使用此std::unique_ptr本身是不安全的，因为如果实例在没有事先移动的情况下被销毁，它会导致未定义的行为。

至于你的 3. 建议的方法：

我认为这在 C++17 中在技术上是允许的，因为member_derived_具有空的初始化，因此它的生命周期从分配存储时开始，而不是在其初始化完成时开始。

但是当前的 C++20 草案删除了这个例外，因此member_derived_的生命周期将仅在其空洞初始化后开始，这使得它使用未定义的行为。

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