Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

Библиотечные типы интеллектуальных указателей (см. раздел 12.1) являются хорошим примером грамотно спроектированных шаблонов.

Очевидное различие между указателями shared_ptrи unique_ptrв стратегии, которую они используют для управления содержащимися в них указателями: один класс предоставляет совместную собственность; а другой — единоличною собственность на хранимый указатель. Это различие и является основанием для создания данных классов.

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.