通过智能指针分配给类成员

Question

我对 C++ 还是很陌生，在探索智能指针时，有一个我无法完全理解的行为。

考虑以下简单类：

class Student {

public:
    int studentID;
    string gender;
    string name;

    Student(int studentID, string gender, string name)
    {
        this->studentID = studentID;
        this->gender = std::move(gender);
        this->name = std::move(name);
    }

    unique_ptr<string> getNameUnique()
    {
        return make_unique<string>(this->name);
    }

    string* getNamePtr()
    {
        return &name;
    }

};

在主代码中，如果我得到指向实例的name的智能指针并尝试修改它，它不会起作用：

auto nameUniquePtr = mary.getNameUnique();
cout << "Before: " << mary.name << "\n";
cout << "Before (through pointer): " << *nameUniquePtr << "\n";
*nameUniquePtr = "Tracy";
cout << "After: " << mary.name << "\n";
cout << "After (through pointer): " << *nameUniquePtr << "\n\n";

产生：

Before: Mary
Before (through pointer): Mary
After: Mary
After (through pointer): Tracy

显然，mary 的 name 成员没有改变。在逐步调试工具时，我发现智能指针指向的地址和成员的实际地址甚至都不一样。但是，如果我直接获取指向同一个成员的指针并尝试更改它的值，它会起作用：

auto namePtr = mary.getNamePtr();
cout << "Before: " << mary.name << "\n";
cout << "Before (through pointer): " << *namePtr << "\n";
*namePtr = "Tracy";
cout << "After: " << mary.name << "\n";
cout << "After (through pointer): " << *namePtr << "\n\n";

产生：

Before: Mary
Before (through pointer): Mary
After: Tracy
After (through pointer): Tracy

即使我直接设置了一个指向成员的智能指针变量并通过它改变值，还是不行：

auto directPtr = make_unique<string>(mary.name);
cout << "Before: " << mary.name << "\n";
*directPtr = "Jessica";
cout << "After: " << mary.name << "\n\n";

产生：

Before: Tracy
After: Tracy

在使用智能指针指向类成员时是否有一些规范或限制？谢谢。

Answer 1

当你这样做时

return make_unique<string>(this->name);

您没有返回指向name 的指针，而是创建了一个std::unique_ptr<std::string>，它拥有自己的std::string，它是name 的副本。它与name 完全分开。

您可以创建一个具有空删除器的unique_ptr，并使用指向name 的指针构造它，但是当您可以通过引用简单地返回name 以获取它的句柄时，这是很多工作。

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我还想指出，您应该使用member initialization list 来初始化您的班级成员。您正在做的是在构造函数主体中进行分配，这不是那么有效。对你来说，看起来像

Student(int studentID, string gender, string name) : studentID(studentID), gender(std::move(gender)), name(std::move(name)) {}

Answer 2

当你使用你的智能指针时，你每次都创建一个新的智能指针实例，其值为name，所以你的指针实际上并不指向成员变量name的内存地址，而是您创建的副本。用更多注释的术语：

unique_ptr<string> getNameUnique()
{
    return make_unique<string>(this->name); //copy the value of name into a new object that is a smart pointer
}

您可以考虑改用shared_ptr，如下所示：

class Student {

public:
  std::shared_ptr<std::string> name;      
  //.. other member variables

  Student(int studentID, string gender, string name)
  {
    //same as before except for
    this->name = std::make_shared<std::string>(name);
  }

  shared_ptr<std::string> getNameShared()
  {
     return this->name;
  }
  //otherwise the same
};

这会将name 的值存储在类中的智能指针中。然后可以从您的成员函数返回此 shared_ptr，并且该返回值的所有者将拥有指向您的 Student 实例所拥有的相同内存空间的指针。然后，如果您在类之外修改此智能指针的内容，您将在name 成员变量内也观察到该更改。

Answer 3

如果您考虑以下代码，这可能有助于您理解正在发生的事情：

return make_unique<string>(this->name);

相当于：

std::unique_ptr<string> p;

p.reset(new string(this->name));

return p;