unique_ptrにポインタ以外のものを持たせるとき

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• 1. unique_ptrにポインタ以外のもの を持たせるとき okada(@okdshin)
• 2. unique_ptrって？ C++11で登場したスマートポインタ auto_ptrの完全上位互換
• 3. スコープを抜けたら自動でdelete #include <iostream> #include <memory> // for unique_ptr class Widget { public: ~Widget() { std::cout << "deleted" << std::endl; } }; int main() { std::unique_ptr<Widget> wp{new Widget{}}; } //output: // deleted
• 4. newだ！！　殺せ！！！！ int main() { //std::unique_ptr<Widget> wp{new Widget{}}; auto wp = std::make_unique<Widget>(); } ※make_uniqueはC++14から登場
• 5. unique_ptrは便利 リソースを自動で開放してくれる 効率もデフォルトだとポインタと同程度で悪くない STLコンテナの要素にできる（もちろんvectorも！） デリータも設定できる
• 6. unique_ptrにデリータを設定 // Widgetのファクトリ関数 decltype(auto) make_widget() { auto deleter = [](Widget* wp) { std::cout << "deleter is called" << std::endl; delete wp;// きちんとdeleteしておく }; return std::unique_ptr<Widget, decltype(deleter)>{ new Widget{}, std::move(deleter)}; } int main() { auto wp = make_widget(); } //output: // deleter is called // deleted ※デリータを設定する場合はmake_uniqueは使えない
• 7. unique_ptrからshared_ptrに変換 int main() { // デリータごとunique_ptrをshared_ptrに変換可能 { std::shared_ptr<Widget> shared_wp{make_widget()}; } { auto wp = make_widget(); std::shared_ptr<Widget> shared_wp{std::move(wp)}; } } デリータもきちんと引き継がれる unique_ptr → shared_ptrは簡単にできるが逆はできない ∴ファクトリ関数の返り値型はshared_ptrではなく unique_ptrにするのがgood
• 8. じゃあ、リソースハンドルが ポインタじゃなくてもいいんじゃ ないの？
• 9. リソースハンドルがポインタじゃなかったら？ namespace others /*他人のAPI*/ { int GetHandle() {/*略*/} // リソースハンドルはint型 void ReleaseHandle(int handle) {/*略*/} } decltype(auto) make_unique_handle() { auto deleter = [](int handle) { others::ReleaseHandle(handle); // deleteの代わりに開放関数を呼ぶ }; // コンパイルエラー！！ GetHandle()の返り値はポインタじゃないよ！！！ return std::unique_ptr<int, decltype(deleter)>( others::GetHandle(), std::move(deleter)); } int main() { auto h = make_unique_handle(); } 単に置き換えただけではコンパイルできない
• 10. デリータの中でpointer型を指定 namespace others {/*略*/} // 昔ながらの関数オブジェクトクラス struct deleter { using pointer = int; // デフォルトではint*になるのを、intと指定 void operator()(int handle) { others::ReleaseHandle(handle); } }; decltype(auto) make_unique_handle() { return std::unique_ptr<int, deleter>( others::GetHandle(), deleter{}); } int main() { auto h = make_unique_handle(); } ※ラムダではメンバ型が宣言できないため 関数オブジェクトクラスを使う
• 11. やったか……？
• 12. やってない error: invalid operands of types 'int' and 'std::nullptr_t' to binary 'operator!=' if (__ptr != nullptr) ^ intとnullptrの比較ができずコンパイルエラーに
• 13. どうしようもない bool operator!=(int, std::nullptr_t)は宣言できない bool my::operator!=(int, std::nullptr_t)' must have an argument of class or enumerated type bool operator!=(int i, std::nullptr_t n); ^ もしハンドルが組み込み型じゃなくて、ユーザ定義型 だったらできるけど、そもそもなんでハンドルをnullptr なんかと比較しなくちゃいけないの？
• 14. しょうがないので自分で型を書く class unique_handle { void safe_release() { if(handle_ == others::NullHandle) { return; } others::ReleaseHandle(handle_); handle_ = others::NullHandle; } int handle_; public: unique_handle() : handle_(others::GetHandle()) {} unique_handle(unique_handle&& rhs) : handle_{others::NullHandle} { std::swap(handle_, rhs.handle_); } decltype(auto) operator=(unique_handle&& rhs) { safe_release(); std::swap(handle_, rhs.handle_); return *this; }
• 15. め、めんどくせえーッ！！！ 例外安全性は？ ムーブはちゃんと実装できてる？ リソース漏れ本当にしない？ どのハンドルに対しても実装はほとんど同じなのにハ ンドルごとに毎回書くの？
• 16. 任意の型のリソースハンドルに スコープを抜けたら自動で指定し たデリータを実行してくれて ムーブできて 標準ライブラリ並に信頼できる RAIIラッパがほしい！！！！
• 17. あります。
• 18. N4189 Generic Scope Guard RAII Wrapper for the Standard Library unique_resource
• 19. unique_reource C++標準化委員会のペーパーで次期標準ライブラリに加 えることを提案されているライブラリ unique_ptrの一般化
• 20. unique_resourceによる実装 namespace others {/*略*/} decltype(auto) make_unique_handle() { return std::experimental::make_unique_resource( others::GetHandle(), &others::ReleaseHandle); } int main() { auto h1 = make_unique_handle(); auto h2 = make_unique_handle(); auto h3 = make_unique_handle(); h2 = std::move(h3); // move可能 h2の元々のハンドルはリリース auto h4 = make_unique_handle(); std::cout << h4.get() << std::endl; // 生のハンドルにアクセス h4.reset(); // 明示的にハンドルをリリース } 至極簡単に実装できる
• 21. 「で？ unique_resourceは いつ使えるようになるの？」 「N4189にExample実装があるから コピペしたら今すぐ使えるよ」
• 22. N4189のunique_resourceは C++14対応コンパイラで使える C++11でも少し修正すれば使える
• 23. まとめ unique_ptrはデリータをカスタマイズできるが、ポイ ンタ型のハンドルしか持てない 非ポインタ型ハンドルの自動リソース管理のために unique_resourceが提案されている N4189にunique_resourceの実装例があり、コピペした ら使える
• 24. おまけ std::threadのRAIIラッパ
• 25. Effective Modern C++ Item37 std::threadはjoinableの状態でデストラクタが呼ばれると プログラムを終了させてしまう int main() { // tが処理を終える前にデストラクタが呼ばれると実行時エラーが起こる std::thread t{[](){ std::cout << "hello" << std::endl; }}; } そのためstd::threadはどのような実行経路でもデストラ クタが呼ばれる前に非joinable状態にする必要がある すなわちデストラクタを呼ぶ前にjoinかdetachする まさにリソース管理の問題
• 26. EMC++ Item37における解決法 自分でRAIIクラスを書く class unique_thread { // EMC++ではThreadRAII public: // デストラクト時の動作を指定できる enum class dtor_action { join, detach }; unique_thread(std::thread&& t, dtor_action a) : action_{a}, thread_{std::move(t)} {} ~unique_thread() { if(thread_.joinable()) { if(action_ == dtor_action::join) { thread_.join(); } else { thread_.detach(); } }
• 27. unique_resourceを使った実装 デリータとしてラムダを渡すだけでOK enum class unique_thread_dtor_action { join, detach }; template<typename Func> decltype(auto) make_unique_thread(Func&& func, unique_thread_dtor_action action) { return std::experimental::make_unique_resource( std::thread{std::forward<Func>(func)}, [action](auto& thread) { if(thread.joinable()) { if(action == unique_thread_dtor_action::join) { thread.join(); } else { thread.detach(); } } });
• 28. 参考 N4189 Generic Scope Guard and RAII Wrapper for the Standard Library (Peter Sommerlad & Andrew L.Sandoval 2014) Effective Modern C++ (Scott Meyers 2015)