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c++ - `shared_ptr` 是如何实现协变的？

coder 2024-02-22 原文

可以复制或构建 shared_ptr<Base>来自 shared_ptr<Deriver> (即 shared_ptr<Base> ptr = make_shared<Derived>() )。但众所周知，模板类不能相互转换，即使模板参数可以。那么如何才能shared_ptr检查它们的指针的值是否可转换，如果是则进行转换？

最佳答案

是的，默认情况下同一类模板的特化几乎没有关系，基本上被视为不相关的类型。但是您始终可以通过定义转换构造函数 (To::To(const From&)) 和/或转换函数 (From::operator To() const) 来定义类类型之间的隐式转换。

那又如何std::shared_ptr做的是定义模板转换构造函数:

namespace std {
    template <class T>
    class shared_ptr {
    public:
        template <class Y>
        shared_ptr(const shared_ptr<Y>&);
        template <class Y>
        shared_ptr(shared_ptr<Y>&&);
        // ...
    };
}

尽管所示声明允许从任何 shared_ptr 进行转换任何其他，而不仅仅是当模板参数类型兼容时。但是标准还提到了这些构造函数( [util.smartptr]/5 和 [util.smartptr.const]/18 和 util.smartptr.const]/21 ):

For the purposes of subclause [util.smartptr], a pointer type Y* is said to be compatible with a pointer type T* when either Y* is convertible to T* or Y is U[N] and T is cv U[].

The [...] constructor shall not participate in overload resolution unless Y* is compatible with T*.

尽管可以通过任何方式(包括特定于编译器的功能)执行此限制，但大多数实现将使用 SFINAE 技术(替换失败不是错误)强制执行限制。一种可能的实现方式:

#include <cstddef>
#include <type_traits>

namespace std {
    template <class Y, class T>
    struct __smartptr_compatible
        : is_convertible<Y*, T*> {};

    template <class U, class V, size_t N>
    struct __smartptr_compatible<U[N], V[]>
        : bool_constant<is_same_v<remove_cv_t<U>, remove_cv_t<V>> &&
                        is_convertible_v<U*, V*>> {};

    template <class T>
    class shared_ptr {
    public:
        template <class Y, class = enable_if_t<__smartptr_compatible<Y, T>::value>>
        shared_ptr(const shared_ptr<Y>&);

        template <class Y, class = enable_if_t<__smartptr_compatible<Y, T>::value>>
        shared_ptr(shared_ptr<Y>&&);

        // ...
    };
}

这里是辅助模板 __smartptr_compatible<Y, T>充当“特征”:它有一个 static constexpr成员(member)value这是true当类型按照定义兼容时，或 false除此以外。然后 std::enable_if是一个特征，它有一个名为 type 的成员类型当它的第一个模板参数是 true 时, 或者没有名为 type 的成员当它的第一个模板参数是 false 时, 使类型别名 std::enable_if_t无效。

因此，如果任一构造函数的模板类型推导推导出类型 Y这样Y*与 T* 不兼容，代之以 Y进入enable_if_t默认模板参数无效。由于在替换推导的模板参数时会发生这种情况，因此效果只是将整个函数模板从重载决议的考虑中移除。有时 SFINAE 技术被用来强制选择不同的重载，或者像这里一样(大多数情况下)，它只会使用户的代码无法编译。尽管在编译错误的情况下，它会帮助在输出中某处显示模板无效的消息，而不是内部模板代码中更深层次的错误。 (此外，像这样的 SFINAE 设置使得不同的模板可以使用自己的 SFINAE 技术来测试某个模板特化、类型相关表达式等是否有效。)

关于c++ - `shared_ptr` 是如何实现协变的？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/55082923/

shared_ptrampcodesharedc++inheritancepolymorphismshared-ptrcovariance

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