在结构或类中使用智能指针

Question

我编写了一个函数，它从文件中加载字节并返回一个包含字节缓冲区和缓冲区长度的 FileData 结构。

我希望缓冲区在被消耗并超出范围后立即被删除。

由于各种转换错误，我无法编译它。另外，我不确定缓冲区是否被正确移动而不是被复制。我不介意 FileData 结构本身被复制，因为它最多可能是 16 个字节。

一般来说，您如何将智能指针用作类/结构字段？那是你会做的事情吗？

我知道，这是一个有点模糊的问题，但由于我在一般意义上对智能指针有一些概念上的困难，我希望这个例子能帮助我朝着正确的方向前进。

这是我目前得到的：

struct FileData
{
    unique_ptr<char[]> buf;
    unsigned int len;
};

FileData LoadFile(string filename)
{
    ifstream str;
    str.open(filename, ios::binary);

    str.seekg(0, ios::end);
    auto len = str.tellg();
    str.seekg(0, ios::beg);

    char* buf = new char[len];

    str.read(buf, len);
    str.close();

    FileData d = { unique_ptr<char[]>(buf), len };

    return d;
}

编辑：由于有些人对我使用当前代码得到的错误消息感到好奇，所以这里是：

error C2248: 'std::unique_ptr<_Ty>::unique_ptr' : cannot access private member declared in class 'std::unique_ptr<_Ty>'

Answer 1

你的代码很好，除了一个小细节：

struct FileData
{
    unique_ptr<char[]> buf;
    <del>unsigned int</del> <ins>streamoff</ins> len;
};

它不能为你编译的原因是你的编译器还没有实现特殊移动成员的自动生成。在完全符合 C++11 的编译器中，您的 FileData 的行为就像：

struct FileData
{
    unique_ptr<char[]> buf;
    streamoff len;

    FileData(FileData&&) = default;
    FileData& operator=(FileData&&) = default;
    FileData(const FileData&) = delete;
    FileData& operator=(const FileData&) = delete;
    ~FileData() = default;
};

默认的移动构造函数只是简单地移动构造每个成员（对于默认的移动赋值也是如此）。

当从LoadFile 返回d 时，会发生一个隐式移动，它将绑定到隐式默认的移动构造函数。

按照其他人的建议使用vector<char> 或string 也可以。但就 C++11 而言，您的代码没有任何问题。

哦，我可能会这样调整：我希望尽快拥有我的资源：

FileData LoadFile(string filename)
{
    ifstream str;
    str.open(filename, ios::binary);

    str.seekg(0, ios::end);
    auto len = str.tellg();
    str.seekg(0, ios::beg);

    FileData d = {unique_ptr<char[]>(new char[len]), len};

    str.read(d.buf.get(), d.len);
    str.close();

    return d;
}

如果您需要明确定义 FileData 移动成员，它应该如下所示：

struct FileData
{
    unique_ptr<char[]> buf;
    streamoff len;

    FileData(FileData&& f)
        : buf(std::move(f.buf)),
          len(f.len)
        {
            f.len = 0;
        }

    FileData& operator=(FileData&& f)
    {
        buf = std::move(f.buf);
        len = f.len;
        f.len = 0;
        return *this;
    }
};

哦，这让我想到了另一点。默认移动成员不完全正确，因为它们没有在源中将 len 设置为 0。这是否是错误取决于您的文档。 ~FileData() 不需要 len 来反映缓冲区的长度。但其他客户可能会。如果您将已移动的FileData 定义为没有可靠的len，则默认的移动成员可以，否则它们不是。

Answer 2

如果您不介意在返回FileData 时复制std::vector，我可能会使用std::vector 而不是std:::unique_ptr<char[]>：

struct FileData 
{ 
    vector<char> buf; 
}; 

FileData LoadFile(string filename) 
{ 
    ifstream str; 
    str.open(filename, ios::binary); 

    str.seekg(0, ios::end); 
    auto len = str.tellg(); 
    str.seekg(0, ios::beg); 

    FileData d; 
    d.buf.resize(len); 

    str.read(&(d.buf)[0], len); 
    str.close(); 

    return d; 
} 

或者，为了避免复制，调用者可以传入FileData 作为函数参数而不是返回值：

struct FileData 
{ 
    vector<char> buf; 
}; 

void LoadFile(string filename, FileData &data) 
{ 
    ifstream str; 
    str.open(filename, ios::binary); 

    str.seekg(0, ios::end); 
    auto len = str.tellg(); 
    str.seekg(0, ios::beg); 

    data.buf.resize(len); 

    str.read(&(data.buf)[0], len); 
    str.close(); 
} 

Answer 3

如何使用 std::string 作为缓冲区。它有你想要的所有行为：

• 引用计数而不是复制
• 一旦超出范围就会消失
• 保存任意数量的任意字节

人们会对此投反对票，因为它不是字符串的最初预期用途；可能派生一个类（或包装它）并将其称为“缓冲区”