作用域std::unique_ptr强制转换

Scoped std::unique_ptr cast

本文关键字：ptr 转换 std unique 作用域      更新时间：2023-10-16

我目前正在编写一些使用智能指针的代码，其中有必要在许多地方将这些指针强制转换为它们的基类型，并将它们作为const参数传递给函数。目前我正在使用shared_ptr和标准指针强制转换函数来实现这一点，但这似乎效率低下(因为每次强制转换至少需要一个CAS)，而且还会产生误导(因为我们没有建模共享关系，父对象是对象的唯一所有者)。

因此，我提出了以下问题，但想检查它是否确实安全，或者是否存在一些会破坏它的边缘情况?
template <typename ToType, typename FromType>
class FTScopedCastWrapper {
public:
    explicit FTScopedCastWrapper(std::unique_ptr<FromType>& p) : from_ptr_(&p) {
        auto d = static_cast<ToType *>(p.release());
        to_ptr_ = std::unique_ptr<ToType>(d);
    }
    ~FTScopedCastWrapper() {
        auto d = static_cast<FromType *>(to_ptr_.release());
        (*from_ptr_) = std::unique_ptr<FromType>(d);
    }
    const std::unique_ptr<ToType>& operator()() {
        return to_ptr_;
    }

    // Prevent allocation on the heap
    void* operator new(size_t) = delete;
    void* operator new(size_t, void*) = delete;
    void* operator new[](size_t) = delete;
    void* operator new[](size_t, void*) = delete;
private:
    std::unique_ptr<FromType>* from_ptr_;
    std::unique_ptr<ToType> to_ptr_;
};
template <typename ToType, typename FromType>
FTScopedCastWrapper<ToType, FromType> FTScopedCast(std::unique_ptr<FromType>& p) {
    return FTScopedCastWrapper<ToType, FromType>(p);
}

预期的用法是

void testMethod(const std::unique_ptr<Base>& ptr) {
    // Do Stuff
}
auto ptr = std::make_unique<Derived>();
testMethod(FTScopedCast<Base>(ptr)());

删除符不带过，因为这样做会阻止向上转换。这样做也没有意义，因为无论如何都不会在创建的智能指针上调用删除器。

在堆上的分配被阻止，因为它可能允许包装器比它包装的指针活得更长，std::unique_ptr成员阻止了复制，标准的销毁顺序将确保原始指针在被销毁之前返回到原始智能指针，即使它在与包装器相同的作用域中声明。

我知道这不是线程安全的，但我认为在线程之间共享一个unique_ptr违反了它的单一所有者的契约。

如果我理解正确的话，意图是在函数调用期间"窃取"std::unique_ptr的内容，然后在函数调用完成时将其返回给其原始所有者。

但这似乎是不必要的复杂。首先，正如@TheUndeadFish在评论中指出的那样，您可以将原始Base*作为函数参数并使用std::unique_ptr::get()调用它。只要被调用的函数不做一些愚蠢的事情，比如在传入的指针上调用delete，或者把它放在一个静态变量中供以后使用，那么这将工作得很好。

或者，如果您发现原始指针完全令人反感，您可以使用非拥有的指针包装器，类似于以下内容(未经测试，但您了解大意):

template <typename T>
class unowned_ptr {
public:
    unowned_ptr() = default;
    unowned_ptr(const unowned_ptr&) = default;
    unowned_ptr& operator=(const unowned_ptr&) = default;
    template <typename U>
    unowned_ptr(const U* other) : ptr(other) {}
    template <typename U>
    unowned_ptr(const std::unique_ptr<U>& other) : ptr(other.get()) {}
    T* operator->() { return ptr; }
    const T* operator->() const { return ptr; }
private:
    T* ptr = nullptr;
};

与此非常相似，std::observer_ptr("世界上最愚蠢的智能指针")被提议用于c++ 17，但我不确定其状态

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