c++ - 多态性 : raw pointer vs smart pointer

Question

它是如何工作的？

我想使用多种类型(研究、添加、删除)的 vector 来进行库存管理(药水、武器等。所有派生自虚拟类 Item)。

我在这里简化问题: 我有一个包含项目(基类)和武器(派生类)的 vector 。 对于内存管理问题，我更喜欢使用 unique_ptr 但没有办法返回或正确使用它。

示例如下:

// UniquePointerAndPolymorphism.cpp : Ce fichier contient la fonction 'main'. L'exécution du programme commence et se termine à cet endroit.
//

#include <iostream>
#include <vector>

class Item
{
protected:
    std::string name_;
public:
    Item(std::string name) :name_(name) {};
    virtual std::string getName() { return "b_" + name_; };
};


class Weapon : public Item
{
public:
    Weapon(std::string name) : Item(name) {};
    std::string getName() override { return "d_" + name_; };
};

std::vector<std::unique_ptr<Item>> elements;

std::unique_ptr<Weapon> getAnElement_uniquePointer(int i)
{
    /*
     *
     * How to return unique pointer from the vector ?????
     *
     */
    return std::make_unique<Weapon>("returned");

}

Weapon* getAnElement_rawPointer(int i)
{
    if (auto oneElement = dynamic_cast<Weapon*>(elements[i].get()))
    {
        return oneElement;
    }
    else
    {
        return nullptr;
    }
}


int main()
{

    elements.push_back(std::make_unique<Weapon>("1"));
    elements.push_back(std::make_unique<Item>("2"));
    elements.push_back(std::make_unique<Weapon>("3"));

    Weapon* rptElement = getAnElement_rawPointer(2);
    std::cout << rptElement->getName() << std::endl;

    std::unique_ptr<Weapon> uptElement = std::move(getAnElement_uniquePointer(0));
    std::cout << uptElement->getName() << std::endl;

}

所以我有几个问题:

• 即使看起来不是问题，多态兼容吗 使用智能指针？
• 返回原始指针是唯一的解决方案吗？
• 我是否必须使用 shared_pointer 才能在 vector 和程序的另一部分中使用它？
• 有没有办法返回引用？

谢谢。 塞巴斯蒂安

Answer 1

Even if it seems to not be the problem, is Polymorphism compatible with smart pointers ?

是的，多态与智能指针兼容。

Was returning a raw pointer the only solution ?

不，返回原始指针不是唯一的解决方案。 (请参阅下面的可选引用答案。)

一个约定是使用原始指针来指示一个非拥有指针。

不幸的是，原始指针的意图是非拥有指针，这一点通常并不明确，因为历史上原始指针通常是拥有指针。

如果您采用这样的策略，则需要遵守原始指针是非拥有指针的原则。 (我认为这是一个很好的策略，我使用它。)

Do I have to use shared_pointer to use it in the vector and in another part of my program?

不，您不必使用 shared_ptr。使用 shared_ptr 是 union 所有权。

union 所有权等同于成为一个全局变量。除非对象是不可变的，否则关于对象状态的推理是棘手的，尤其是当不同的所有者具有不同的不变量时。

我考虑使用 shared_ptr 作为最后的手段。我转到智能指针是一个 unique_ptr(和原始指针作为非拥有)。

Is there a way to return a reference?

是的，您可以返回对武器的引用。

Weapon& getAnElement_reference(int i) {
    if (auto oneElement = dynamic_cast<Weapon*>(elements[i].get()))
    {
        return *oneElement;
    }

    throw std::logic_error("No weapon");
}

但是如果索引引用的对象不是武器怎么办？代码需要抛出异常。

抛出异常的替代方法是返回 std::optional<std::reference_wrapper<Weapon>>这可能是 std::nullopt_t当该索引处没有武器时。然后调用者需要显式访问可选。

如果调用者忽略检查 nullptr，那也比原始指针更安全，这是一个容易犯的错误，编译器不会帮助捕获这些错误。