std::unique_ptr<T>需要知道T的完整定义吗?

我在标题中有一些代码，看起来像这样:

#include <memory>

class Thing;

class MyClass
{
    std::unique_ptr< Thing > my_thing;
};

如果我在一个不包括Thing类型定义的cpp中包含这个头，那么这不会在VS2010-SP1下编译:

1>C:\程序文件(x86)\微软 Visual Studio 10.0\VC\include\memory(2067):错误C2027:使用未定义的类型'Thing'

将std::unique_ptr替换为std::shared_ptr并进行编译。

所以，我猜是当前的VS2010 std::unique_ptr的实现需要完整的定义，它完全依赖于实现。

真的是这样吗?它的标准要求中是否有一些东西使得std::unique_ptr的实现不可能只使用前向声明?这感觉很奇怪，因为它应该只持有一个指向Thing的指针，不是吗?

当前回答

对我来说，

QList<QSharedPointer<ControllerBase>> controllers;

只包括标题…

#include <QSharedPointer>

其他回答

从这里收养的。

c++标准库中的大多数模板都要求用完整类型进行实例化。但是shared_ptr和unique_ptr是部分例外。它们的一些成员(但不是所有成员)可以用不完整类型实例化。这样做的动机是使用智能指针支持诸如pimpl之类的习语，并且不会冒未定义行为的风险。

当你有一个不完整的类型并且你对它调用delete时，会发生未定义的行为:

class A;
A* a = ...;
delete a;

以上是法律法规。它将编译。编译器可能会对上面的代码发出警告，也可能不会。当它执行时，可能会发生不好的事情。如果你很幸运，你的程序会崩溃。然而，更可能的结果是您的程序将无声地泄漏内存，因为不会调用~ a()。

在上面的例子中使用auto_ptr<A>没有帮助。就像使用原始指针一样，您仍然会得到相同的未定义行为。

然而，在某些地方使用不完整的类是非常有用的!这就是shared_ptr和unique_ptr的作用所在。使用这些智能指针之一可以让您摆脱不完整类型，除非需要使用完整类型。最重要的是，当必须使用完整类型时，如果尝试使用不完整类型的智能指针，则会得到编译时错误。

没有更多未定义的行为

如果您的代码被编译，那么您已经在所有需要的地方使用了完整类型。

class A
{
    class impl;
    std::unique_ptr<impl> ptr_;  // ok!

public:
    A();
    ~A();
    // ...
};

unique_ptr和shared_ptr的类型完整性要求

Shared_ptr和unique_ptr在不同的位置需要一个完整的类型。原因是模糊的，与动态删除器和静态删除器有关。具体原因并不重要。事实上，在大多数代码中，确切地知道在哪里需要一个完整的类型并不重要。只是代码，如果你写错了，编译器会告诉你。

但是，为了对您有所帮助，这里有一个表，其中记录了shared_ptr和unique_ptr在完整性要求方面的几个操作。

Operation	unique_ptr	shared_ptr
`P()` (default constructor)	incomplete	incomplete
`P(const P&)` (copy constructor)	—	incomplete
`P(P&&)` (move constructor)	incomplete	incomplete
`~P()` (destructor)	complete	incomplete
`P(A*)` (constructor from ptr)	incomplete	complete
`operator=(const P&)` (copy assignment)	—	incomplete
`operator=(P&&)` (move assignment)	complete	incomplete
`reset()`	complete	incomplete
`reset(A*)`	complete	complete

任何需要指针转换的操作都需要unique_ptr和shared_ptr的完整类型。

只有当编译器不需要设置对~unique_ptr<A>()的调用时，unique_ptr<A>{A*}构造函数才能使用不完整的A。例如，如果你把unique_ptr放在堆上，你可以得到一个不完整的a。关于这一点的更多细节可以在BarryTheHatchet的回答中找到。

编译器需要Thing的定义来为MyClass生成默认析构函数。如果显式声明析构函数并将其(空)实现移动到CPP文件，则代码应该被编译。

对我来说，

QList<QSharedPointer<ControllerBase>> controllers;

只包括标题…

#include <QSharedPointer>

我正在寻找一种方法来使用PIMPL习语与std::unique_ptr。这个指南是一个很好的资源。

简而言之，以下是你可以做的事情:

my_class.h

#include <memory>

class Thing;

class MyClass
{
    ~MyClass(); // <--- Added
    std::unique_ptr< Thing > my_thing;
};

my_class.cpp

MyClass::~MyClass() = default; // Or a custom implementation

为了完整起见:

标题:A.h

class B; // forward declaration

class A
{
    std::unique_ptr<B> ptr_;  // ok!  
public:
    A();
    ~A();
    // ...
};

源A.cpp:

class B {  ...  }; // class definition

A::A() { ... }
A::~A() { ... }

类B的定义必须被构造函数、析构函数和任何可能隐式删除B的对象看到。 (虽然构造函数没有出现在上面的列表中，但在VS2017中，即使构造函数也需要b的定义。当考虑到构造函数中的异常情况时，unique_ptr将再次被销毁，这是有意义的。)

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