Эффективный и современный С++. 42 рекомендации по использованию С++11 и С++14 - [52]

указателем std::unique_ptr.

API интеллектуальных указателей на удивление разнообразны. Практически единственной общей для всех них функциональностью является наличие конструктора по умолчанию. Поскольку найти описание этих API несложно, я сосредоточусь на информации, которой часто недостает в описаниях API, например заслуживающие внимания способы применения, анализ стоимости времени выполнения и т.п. Освоение такой информации может оказаться существенным для разницы между простым использованием интеллектуальных указателей и их эффективным использованием.

4.1. Используйте >std::unique_ptr для управления ресурсами путем исключительного владения

Когда вы обращаетесь к интеллектуальным указателям, обычно ближе других под рукой должен находиться std::unique_ptr. Разумно предположить, что по умолчанию std::unique_ptr имеет тот же размер, что и обычный указатель, и для большинства операций (включая разыменования) выполняются точно такие же команды. Это означает, что такие указатели можно использовать даже в ситуациях, когда важны расход памяти и процессорного времени. Если встроенные указатели для вас достаточно малы и быстры, то почти наверняка такими же будут для вас и указатели std::unique_ptr.

Интеллектуальные указатели std::unique_ptr воплощают в себе семантику исключительного владения. Ненулевой std::unique_ptr всегда владеет тем, на что указывает. Перемещение std::unique_ptr передает владение от исходного указателя целевому. (Исходный указатель при этом становится нулевым.) Копирование std::unique_ptr не разрешается, так как если вы можете копировать std::unique_ptr, то у вас будут два std::unique_ptr, указывающих на один и тот же ресурс, и каждый из них будет считать, что именно он владеет этим ресурсом (а значит, должен его уничтожить). Таким образом, std::unique_ptr является только перемещаемым типом. При деструкции ненулевой std::unique_ptr освобождает ресурс, которым владеет. По умолчанию освобождение ресурса выполняется с помощью оператора delete, примененного ко встроенному указателю в std::unique_ptr.

Обычное применение std::unique_ptr — возвращаемый тип фабричных функций для объектов иерархии. Предположим, что у нас имеется иерархия типов инвестиций (например, акции, облигации, недвижимость и т.п.) с базовым классом Investment.

class Investment { …} ;

class Stock:
 public Investment { … };
class Bond:
 public Investment { … };
class RealEstate:
 public Investment { … };

Фабричная функция для такой иерархии обычно выделяет объект в динамической памяти и возвращает указатель на него, так что за удаление объекта по завершении работы с ним отвечает вызывающая функция. Это в точности соответствует интеллектуальному указателю std::unique_ptr, поскольку вызывающий код получает ответственность за ресурс, возвращенный фабрикой (т.e. исключительное владение ресурсом), и std::unique_ptr автоматически удаляет то, на что указывает, при уничтожении указателя std::unique_ptr. Фабричная функция для иерархии Investment может быть объявлена следующим образом:

template        // Возвращает std::unique_ptr
std::unique_ptr     // на объект, созданный из
makeInvestment(Ts&&... params); // данных аргументов

Вызывающий код может использовать возвращаемый std::unique_ptr как в одной области видимости,

{
 …
 auto pInvestment =          // pInvestment имеет тип
  makeInvestment(arguments); // std::unique_ptr
}                            // Уничтожение *pInvestment

так и в сценарии передачи владения, таком, как когда std::unique_ptr, возвращенный фабрикой, перемещается в контейнер, элемент контейнера впоследствии перемещается в член-данные объекта, а этот объект позже уничтожается. Когда это происходит, член-данные std::unique_ptr объекта также уничтожается, что приводит к освобождению ресурса, полученного от фабрики. Если цепочка владения прерывается из-за исключения или иного нетипичного потока управления (например, раннего возврата из функции или из-за break в цикле), для std::unique_ptr, владеющего ресурсом, в конечном итоге вызывается деструктор[11], и тем самым освобождается захваченный ресурс.

По умолчанию это освобождение выполняется посредством оператора delete, но в процессе конструирования объект std::unique_ptr можно настроить для использования пользовательских удалителей (custom deleters): произвольных функций (или функциональных объектов, включая получающиеся из лямбда-выражений), вызываемых для освобождения ресурсов. Если объект, созданный с помощью makeInvestment, не должен быть удален непосредственно с помощью delete, а сначала должна быть внесена запись в журнал, makeInvestment можно реализовать следующим образом (пояснения приведены после кода, так что не беспокойтесь, если вы увидите что-то не совсем очевидное для вас).

auto delInvmt = [](Investment* pInvestment) // Пользовательский
{                                           // удалитель.
 makeLogEntry(pInvestment);                 // (Лямбда-выражение)
 delete pInvestment;
};
template    // Исправленный:
std::unique_ptr