Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

Данные классы отличаются также тем, как они позволяют пользователям переопределять свою стандартную функцию удаления. Для переопределения функции удаления класса shared_ptrдостаточно предоставить ему при создании вызываемый объект или функцию reset(). У объекта класса unique_ptr, напротив, тип функции удаления является частью типа. При определении указателя unique_ptrпользователи должны предоставлять этот тип как явный аргумент шаблона. В результате для указателя unique_ptrсложней предоставить собственную функцию удаления.

Различие в способе работы функции удаления — это лишь частность функциональных возможностей данных классов. Но, как будет вскоре продемонстрировано, это различие в стратегии реализации может серьезно повлиять на производительность.

Даже не зная, как именно реализуются библиотечные типы, вполне можно догадаться, что указатель shared_ptrобращается к своей функции удаления косвенно. Поэтому функция удаления должна храниться как указатель или как класс (такой как functionиз раздела 14.8.3), инкапсулирующий указатель.

То, что тип функции удаления не известен до времени выполнения, позволяет убедиться, что класс shared_ptrне содержит функцию удаления как непосредственный член класса. Действительно, класс shared_ptrпозволяет изменить тип функции удаления на протяжении продолжительности его существования. Вполне можно создать указатель shared_ptr, используя функцию удаления одного типа, а впоследствии использовать функцию reset(), чтобы использовать для того же указателя shared_ptrдругой тип функции удаления. Вообще, у класса не может быть члена, тип которого изменяется во время выполнения. Следовательно, функция удаления должна храниться отдельно.

Размышляя о том, как должна работать функция удаления, предположим, что класс shared_ptrхранит контролируемый указатель в переменной-члене класса по имени p, а обращение к функции удаления осуществляется через член класса по имени del. Деструктор класса shared_ptrдолжен включать такой оператор:

// значение del станет известно только во время выполнения; вызов

// через указатель

del ? del(p) : delete p; // вызов del (p) требует перехода во время

// выполнения к области хранения del

Поскольку функция удаления хранится отдельно, вызов del(p)требует перехода во время выполнения к области хранения delи выполнения кода, на который он указывает.

Теперь давайте подумаем, как мог бы работать класс unique_ptr. В этом классе тип функции удаления является частью типа unique_ptr. Таким образом, у шаблона unique_ptrесть два параметра шаблона: представляющий контролируемый указатель и представляющий тип функции удаления. Поскольку тип функции удаления является частью типа unique_ptr, тип функции-члена удаления известен на момент компиляции. Функция удаления может храниться непосредственно в каждом объекте класса unique_ptr.

Деструктор класса unique_ptrработает подобно таковому у класса shared_ptr, в котором он вызывает предоставленную пользователем функцию удаления или выполняет оператор deleteдля хранимого указателя:

// del связывается во время компиляции; создается экземпляр прямого

// вызова функции удаления

del(p); // нет дополнительных затрат во время выполнения

Тип del— это либо заданный по умолчанию тип функции удаления, либо тип, предоставленный пользователем. Это не имеет значения; так или иначе, выполняемый код будет известен во время компиляции. Действительно, если функция удаления похожа на класс DebugDelete(см. раздел 16.1.4), этот вызов мог бы даже быть встраиваемым во время компиляции.

При привязке функции удаления во время компиляции класс unique_ptrизбегает во время выполнения дополнительных затрат на косвенный вызов своей функции удаления. При привязке функции удаления во время выполнения класс shared_ptrоблегчает пользователю переопределение функции удаления.

Упражнение 16.28. Напишите собственные версии классов shared_ptrи unique_ptr.

Упражнение 16.29. Пересмотрите свой класс Blobтак, чтобы использовать собственную версию класса shared_ptr, а не библиотечную.

Упражнение 16.30. Повторно выполните некоторые из своих предыдущих программ, чтобы проверить собственные переделанные классы shared_ptrи Blob. (Примечание: реализация типа weak_ptrне рассматривается в этом издании, поэтому не получится использовать класс BlobPtrс пересмотренным классом Blob.)

Упражнение 16.31. Объясните, как компилятор мог бы встроить вызов функции удаления, если бы с классом unique_ptrбыл использован класс DebugDelete.

Как уже упоминалось, для определения параметров шаблона для шаблона функции компилятор по умолчанию использует аргументы в вызове. Процесс определения аргументов шаблона по аргументам функции называется дедукцией аргумента шаблона (template argument deduction). В ходе дедукции аргумента шаблона компилятор использует типы аргументов вызова для поиска таких аргументов шаблона, которые обеспечат лучшее соответствие создаваемой версии функции для данного вызова.

Подобно нешаблонным функциям, передаваемые в вызове шаблона функции аргументы используются для инициализации параметров этой функции. Параметры функции, тип которых использует параметр типа шаблона, имеют специальные правила инициализации. Только очень ограниченное количество автоматических преобразований применимо к таким аргументам. Вместо преобразования аргументов компилятор создает новые экземпляры.

Как обычно, спецификаторы constверхнего уровня (см. раздел 2.4.3) в параметре или аргументе игнорируются. Единственными остальными преобразованиями, выполняемыми при вызове шаблона функции, являются следующие.

• Преобразования констант: параметр функции, являющийся ссылкой (или указателем) на константу, может быть передан как ссылка (или указатель) на не константный объект (см. раздел 4.11.2).

• Преобразование массива или функции в указатель: если тип параметра функции не будет ссылочным, то к аргументам типа массива или функции будет применено обычное преобразование указателя. Аргумент типа массива будет преобразован в указатель на его первый элемент. Точно так же аргумент типа функции будет преобразован в указатель на тип функции (см. раздел 4.11.2).