保護されたコンストラクタまたはプライベートコンストラクタのみを持つクラスで:: std :: make_sharedを呼び出すにはどうすればよいですか？

Question

動作しないこのコードはありますが、その意図は明確だと思います。

testmakeshared.cpp

#include <memory>

class A {
 public:
   static ::std::shared_ptr<A> create() {
      return ::std::make_shared<A>();
   }

 protected:
   A() {}
   A(const A &) = delete;
   const A &operator =(const A &) = delete;
};

::std::shared_ptr<A> foo()
{
   return A::create();
}

しかし、コンパイルするとこのエラーが発生します。

g++ -std=c++0x -march=native -mtune=native -O3 -Wall testmakeshared.cpp
In file included from /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.6.1/../../../../include/c++/4.6.1/bits/shared_ptr.h:52:0,
                 from /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.6.1/../../../../include/c++/4.6.1/memory:86,
                 from testmakeshared.cpp:1:
testmakeshared.cpp: In constructor ‘std::_Sp_counted_ptr_inplace<_Tp, _Alloc, _Lp>::_Sp_counted_ptr_inplace(_Alloc) [with _Tp = A, _Alloc = std::allocator<A>, __gnu_cxx::_Lock_policy _Lp = (__gnu_cxx::_Lock_policy)2u]’:
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.6.1/../../../../include/c++/4.6.1/bits/shared_ptr_base.h:518:8:   instantiated from ‘std::__shared_count<_Lp>::__shared_count(std::_Sp_make_shared_tag, _Tp*, const _Alloc&, _Args&& ...) [with _Tp = A, _Alloc = std::allocator<A>, _Args = {}, __gnu_cxx::_Lock_policy _Lp = (__gnu_cxx::_Lock_policy)2u]’
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.6.1/../../../../include/c++/4.6.1/bits/shared_ptr_base.h:986:35:   instantiated from ‘std::__shared_ptr<_Tp, _Lp>::__shared_ptr(std::_Sp_make_shared_tag, const _Alloc&, _Args&& ...) [with _Alloc = std::allocator<A>, _Args = {}, _Tp = A, __gnu_cxx::_Lock_policy _Lp = (__gnu_cxx::_Lock_policy)2u]’
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.6.1/../../../../include/c++/4.6.1/bits/shared_ptr.h:313:64:   instantiated from ‘std::shared_ptr<_Tp>::shared_ptr(std::_Sp_make_shared_tag, const _Alloc&, _Args&& ...) [with _Alloc = std::allocator<A>, _Args = {}, _Tp = A]’
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.6.1/../../../../include/c++/4.6.1/bits/shared_ptr.h:531:39:   instantiated from ‘std::shared_ptr<_Tp> std::allocate_shared(const _Alloc&, _Args&& ...) [with _Tp = A, _Alloc = std::allocator<A>, _Args = {}]’
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.6.1/../../../../include/c++/4.6.1/bits/shared_ptr.h:547:42:   instantiated from ‘std::shared_ptr<_Tp1> std::make_shared(_Args&& ...) [with _Tp = A, _Args = {}]’
testmakeshared.cpp:6:40:   instantiated from here
testmakeshared.cpp:10:8: error: ‘A::A()’ is protected
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.6.1/../../../../include/c++/4.6.1/bits/shared_ptr_base.h:400:2: error: within this context

Compilation exited abnormally with code 1 at Tue Nov 15 07:32:58

このメッセージは基本的に、::std::make_sharedからテンプレートのインスタンス化スタックにあるランダムな方法で、コンストラクターが保護されているためにコンストラクターにアクセスできないことを示しています。

しかし、私は本当に::std::make_sharedの両方を使用し、::std::shared_ptrによって指されていないこのクラスのオブジェクトを誰も作成できないようにします。これを達成する方法はありますか？

Answer 1

この答え はおそらくより良いものであり、私はおそらく受け入れるでしょう。しかし、私はまたugいメソッドを思いつきましたが、それでもすべてをインラインにして、派生クラスを必要としません：

#include <memory>
#include <string>

class A {
 protected:
   struct this_is_private;

 public:
   explicit A(const this_is_private &) {}
   A(const this_is_private &, ::std::string, int) {}

   template <typename... T>
   static ::std::shared_ptr<A> create(T &&...args) {
      return ::std::make_shared<A>(this_is_private{0},
                                   ::std::forward<T>(args)...);
   }

 protected:
   struct this_is_private {
       explicit this_is_private(int) {}
   };

   A(const A &) = delete;
   const A &operator =(const A &) = delete;
};

::std::shared_ptr<A> foo()
{
   return A::create();
}

::std::shared_ptr<A> bar()
{
   return A::create("George", 5);
}

::std::shared_ptr<A> errors()
{
   ::std::shared_ptr<A> retval;

   // Each of these assignments to retval properly generates errors.
   retval = A::create("George");
   retval = new A(A::this_is_private{0});
   return ::std::move(retval);
}

2017-01-06を編集：このアイデアが、他の人が提供しているために引数を取るコンストラクターに明確かつ単純に拡張可能であることを明確にするためにこれを変更しましたそれらの線に沿って答え、これについて混乱しているように見えました。

Answer 2

20.7.2.2.6 shared_ptr作成[util.smartptr.shared.create]のパラグラフ1のstd::make_sharedの要件を確認します。

必須：式::new (pv) T(std::forward<Args>(args)...)、ここでpvはタイプvoid*を持ち、タイプTのオブジェクトを保持するのに適したストレージを指します。形成された。 Aはアロケーター（17.6.3.5）でなければなりません。 Aのコピーコンストラクタとデストラクタは、例外をスローしません。

要件はその表現に関して無条件に指定されており、スコープのようなものは考慮されないので、友情のようなトリックは正しいと思います。

簡単な解決策は、Aから派生させることです。これは、Aをインターフェースにする必要も、ポリモーフィック型にする必要もありません。

// interface in header
std::shared_ptr<A> make_a();

// implementation in source
namespace {

struct concrete_A: public A {};

} // namespace

std::shared_ptr<A>
make_a()
{
    return std::make_shared<concrete_A>();
}

Answer 3

おそらく最も簡単なソリューション。 Mohit Aronによる以前の answer に基づき、dlfの提案を取り入れています。

#include <memory>

class A
{
public:
    static std::shared_ptr<A> create()
    {
        struct make_shared_enabler : public A {};

        return std::make_shared<make_shared_enabler>();
    }

private:
    A() {}  
};

Answer 4

これに対するきちんとした解決策は次のとおりです。

#include <memory>

class A {
   public:
     static shared_ptr<A> Create();

   private:
     A() {}

     struct MakeSharedEnabler;   
 };

struct A::MakeSharedEnabler : public A {
    MakeSharedEnabler() : A() {
    }
};

shared_ptr<A> A::Create() {
    return make_shared<MakeSharedEnabler>();
}

Answer 5

これはどう？

static std::shared_ptr<A> create()
{
    std::shared_ptr<A> pA(new A());
    return pA;
}

Answer 6

struct A {
public:
  template<typename ...Arg> std::shared_ptr<A> static create(Arg&&...arg) {
    struct EnableMakeShared : public A {
      EnableMakeShared(Arg&&...arg) :A(std::forward<Arg>(arg)...) {}
    };
    return std::make_shared<EnableMakeShared>(std::forward<Arg>(arg)...);
  }
  void dump() const {
    std::cout << a_ << std::endl;
  }
private:
  A(int a) : a_(a) {}
  A(int i, int j) : a_(i + j) {}
  A(std::string const& a) : a_(a.size()) {}
  int a_;
};

Answer 7

すでに提供された回答が気に入らなかったため、検索して、以前の回答ほど一般的ではない解決策を見つけましたが、私はそれが好きです（tm）。振り返ってみると、Omnifariusが提供するものよりもそれほど良いものではありませんが、それを好む他の人もいるでしょう:)

これは私が発明したものではありませんが、Jonathan Wakely（GCC開発者）のアイデアです。

残念ながら、std :: allocate_shared実装の小さな変更に依存しているため、すべてのコンパイラで機能するわけではありません。ただし、この変更は現在標準ライブラリの提案された更新であるため、将来すべてのコンパイラでサポートされる可能性があります。 GCC 4.7で動作します。

C++標準ライブラリワーキンググループの変更リクエストはこちら： http://lwg.github.com/issues/lwg-active.html#207

使用例のあるGCCパッチは次のとおりです。 http://old.nabble.com/Re%3A--v3--Implement-pointer_traits-and-allocator_traits-p31723738.html

このソリューションは、プライベートコンストラクターでクラスのフレンドと宣言されたカスタムアロケーターで（std :: make_sharedの代わりに）std :: allocate_sharedを使用するというアイデアに基づいて動作します。

OPの例は次のようになります。

#include <memory>

template<typename Private>
struct MyAlloc : std::allocator<Private>
{
    void construct(void* p) { ::new(p) Private(); }
};

class A {
    public:
        static ::std::shared_ptr<A> create() {
            return ::std::allocate_shared<A>(MyAlloc<A>());
        }

    protected:
        A() {}
        A(const A &) = delete;
        const A &operator =(const A &) = delete;

        friend struct MyAlloc<A>;
};

int main() {
    auto p = A::create();
    return 0;
}

私が取り組んでいるユーティリティに基づいた、より複雑な例。これでは、リュックのソリューションを使用できませんでした。しかし、Omnifariusによるものは適応させることができます。前の例では誰でもこのオブジェクトでMyAllocを使用してAオブジェクトを作成できますが、create（）メソッド以外にAまたはBを作成する方法はありません。

#include <memory>

template<typename T>
class safe_enable_shared_from_this : public std::enable_shared_from_this<T>
{
    public:
    template<typename... _Args>
        static ::std::shared_ptr<T> create(_Args&&... p_args) {
            return ::std::allocate_shared<T>(Alloc(), std::forward<_Args>(p_args)...);
        }

    protected:
    struct Alloc : std::allocator<T>
    {  
        template<typename _Up, typename... _Args>
        void construct(_Up* __p, _Args&&... __args)
        { ::new((void *)__p) _Up(std::forward<_Args>(__args)...); }
    };
    safe_enable_shared_from_this(const safe_enable_shared_from_this&) = delete;
    safe_enable_shared_from_this& operator=(const safe_enable_shared_from_this&) = delete;
};

class A : public safe_enable_shared_from_this<A> {
    private:
        A() {}
        friend struct safe_enable_shared_from_this<A>::Alloc;
};

class B : public safe_enable_shared_from_this<B> {
    private:
        B(int v) {}
        friend struct safe_enable_shared_from_this<B>::Alloc;
};

int main() {
    auto a = A::create();
    auto b = B::create(5);
    return 0;
}

Answer 8

私はこのスレッドがかなり古いことを知っていますが、他の場所では見ることができないコンストラクタへの継承や追加の引数を必要としない答えを見つけました。ただし、移植性はありません。

#include <memory>

#if defined(__cplusplus) && __cplusplus >= 201103L
#define ALLOW_MAKE_SHARED(x) friend void __gnu_cxx::new_allocator<test>::construct<test>(test*);
#Elif defined(_WIN32) || defined(WIN32)
#if defined(_MSC_VER) && _MSC_VER >= 1800
#define ALLOW_MAKE_SHARED(x) friend class std::_Ref_count_obj;
#else
#error msc version does not suport c++11
#endif
#else
#error implement for platform
#endif

class test {
    test() {}
    ALLOW_MAKE_SHARED(test);
public:
    static std::shared_ptr<test> create() { return std::make_shared<test>(); }

};
int main() {
    std::shared_ptr<test> t(test::create());
}

WindowsとLinuxでテストしましたが、異なるプラットフォーム用に調整する必要があるかもしれません。

Answer 9

理想的には、完璧なソリューションにはC++標準への追加が必要だと思います。 Andrew Scheplerは以下を提案します。

（Go here スレッド全体）

boost :: iterator_core_accessからアイデアを借りることができます。パブリックまたは保護されたメンバーを持たない新しいクラスstd::shared_ptr_accessを提案し、std :: make_shared（args ...）およびstd :: alloc_shared（a、args ...）に式を指定する:: new（pv）T(forward(args)...)およびptr->〜T（）は、std :: shared_ptr_accessのコンテキストで整形式でなければなりません。

Std :: shared_ptr_accessの実装は次のようになります。

namespace std {
    class shared_ptr_access
    {
        template <typename _T, typename ... _Args>
        static _T* __construct(void* __pv, _Args&& ... __args)
        { return ::new(__pv) _T(forward<_Args>(__args)...); }

        template <typename _T>
        static void __destroy(_T* __ptr) { __ptr->~_T(); }

        template <typename _T, typename _A>
        friend class __shared_ptr_storage;
    };
}

使用法

上記が標準に追加された場合/その場合は、次のようにします。

class A {
public:
   static std::shared_ptr<A> create() {
      return std::make_shared<A>();
   }

 protected:
   friend class std::shared_ptr_access;
   A() {}
   A(const A &) = delete;
   const A &operator =(const A &) = delete;
};

これがあなたの標準への重要な追加と思われる場合は、リンクされたisocpp Googleグループに2セントを追加してください。

Answer 10

厳密に関連する2つのクラスAとBが連携して動作している場合に発生する、より複雑で興味深い問題があります。

Aが「マスタークラス」、Bが「スレーブ」であるとします。 Bのインスタンス化をAのみに制限したい場合は、Bのコンストラクターをプライベートにし、BをAにこのようにします

class B
{
public:
    // B your methods...

private:
    B();
    friend class A;
};

残念ながらAのメソッドからstd::make_shared<B>()を呼び出すと、コンパイラーはB::B()がプライベートであると文句を言います。

これに対する私の解決策は、プライベートコンストラクターを持ち、PassとフレンドであるB内にパブリックAダミークラス（nullptr_tと同様）を作成し、Bのコンストラクターをパブリックにし、引数にPassを追加することです。

class B
{
public:
  class Pass
  {
    Pass() {}
    friend class A;
  };

  B(Pass, int someArgument)
  {
  }
};

class A
{
public:
  A()
  {
    // This is valid
    auto ptr = std::make_shared<B>(B::Pass(), 42);
  }
};

class C
{
public:
  C()
  {
    // This is not
    auto ptr = std::make_shared<B>(B::Pass(), 42);
  }
};

Answer 11

引数を取るコンストラクタも有効にしたい場合、これは少し役立つかもしれません。

#include <memory>
#include <utility>

template<typename S>
struct enable_make : public S
{
    template<typename... T>
    enable_make(T&&... t)
        : S(std::forward<T>(t)...)
    {
    }
};

class foo
{
public:
    static std::unique_ptr<foo> create(std::unique_ptr<int> u, char const* s)
    {
        return std::make_unique<enable_make<foo>>(std::move(u), s);
    }
protected:
    foo(std::unique_ptr<int> u, char const* s)
    {
    }
};

void test()
{
    auto fp = foo::create(std::make_unique<int>(3), "asdf");
}

Answer 12

[編集]標準化されたstd::shared_ptr_access<>提案について上記のスレッドを読みました。その中には、std::allocate_shared<>の修正とその使用例を示す応答がありました。以下のファクトリーテンプレートに適合させ、gcc C++ 11/14/17でテストしました。 std::enable_shared_from_this<>でも機能するため、この回答の元のソリューションよりも明らかに望ましいでしょう。ここにあります...

#include <iostream>
#include <memory>

class Factory final {
public:
    template<typename T, typename... A>
    static std::shared_ptr<T> make_shared(A&&... args) {
        return std::allocate_shared<T>(Alloc<T>(), std::forward<A>(args)...);
    }
private:
    template<typename T>
    struct Alloc : std::allocator<T> {
        template<typename U, typename... A>
        void construct(U* ptr, A&&... args) {
            new(ptr) U(std::forward<A>(args)...);
        }
        template<typename U>
        void destroy(U* ptr) {
            ptr->~U();
        }
    };  
};

class X final : public std::enable_shared_from_this<X> {
    friend class Factory;
private:
    X()      { std::cout << "X() addr=" << this << "\n"; }
    X(int i) { std::cout << "X(int) addr=" << this << " i=" << i << "\n"; }
    ~X()     { std::cout << "~X()\n"; }
};

int main() {
    auto p1 = Factory::make_shared<X>(42);
    auto p2 = p1->shared_from_this();
    std::cout << "p1=" << p1 << "\n"
              << "p2=" << p2 << "\n"
              << "count=" << p1.use_count() << "\n";
}

---

[Orig]共有ポインターエイリアシングコンストラクターを使用したソリューションを見つけました。これにより、ctorとdtorの両方がプライベートになり、最終的な指定子が使用されます。

#include <iostream>
#include <memory>

class Factory final {
public:
    template<typename T, typename... A>
    static std::shared_ptr<T> make_shared(A&&... args) {
        auto ptr = std::make_shared<Type<T>>(std::forward<A>(args)...);
        return std::shared_ptr<T>(ptr, &ptr->type);
    }
private:
    template<typename T>
    struct Type final {
        template<typename... A>
        Type(A&&... args) : type(std::forward<A>(args)...) { std::cout << "Type(...) addr=" << this << "\n"; }
        ~Type() { std::cout << "~Type()\n"; }
        T type;
    };
};

class X final {
    friend struct Factory::Type<X>;  // factory access
private:
    X()      { std::cout << "X() addr=" << this << "\n"; }
    X(int i) { std::cout << "X(...) addr=" << this << " i=" << i << "\n"; }
    ~X()     { std::cout << "~X()\n"; }
};

int main() {
    auto ptr1 = Factory::make_shared<X>();
    auto ptr2 = Factory::make_shared<X>(42);
}

最初のstd::enable_shared_from_this<>は型そのものではなくラッパーに対するものであるため、上記のアプローチはstd::shared_ptr<>ではうまく機能しないことに注意してください。ファクトリと互換性のある同等のクラスでこれに対処できます...

#include <iostream>
#include <memory>

template<typename T>
class EnableShared {
    friend class Factory;  // factory access
public:
    std::shared_ptr<T> shared_from_this() { return weak.lock(); }
protected:
    EnableShared() = default;
    virtual ~EnableShared() = default;
    EnableShared<T>& operator=(const EnableShared<T>&) { return *this; }  // no slicing
private:
    std::weak_ptr<T> weak;
};

class Factory final {
public:
    template<typename T, typename... A>
    static std::shared_ptr<T> make_shared(A&&... args) {
        auto ptr = std::make_shared<Type<T>>(std::forward<A>(args)...);
        auto alt = std::shared_ptr<T>(ptr, &ptr->type);
        assign(std::is_base_of<EnableShared<T>, T>(), alt);
        return alt;
    }
private:
    template<typename T>
    struct Type final {
        template<typename... A>
        Type(A&&... args) : type(std::forward<A>(args)...) { std::cout << "Type(...) addr=" << this << "\n"; }
        ~Type() { std::cout << "~Type()\n"; }
        T type;
    };
    template<typename T>
    static void assign(std::true_type, const std::shared_ptr<T>& ptr) {
        ptr->weak = ptr;
    }
    template<typename T>
    static void assign(std::false_type, const std::shared_ptr<T>&) {}
};

class X final : public EnableShared<X> {
    friend struct Factory::Type<X>;  // factory access
private:
    X()      { std::cout << "X() addr=" << this << "\n"; }
    X(int i) { std::cout << "X(...) addr=" << this << " i=" << i << "\n"; }
    ~X()     { std::cout << "~X()\n"; }
};

int main() {
    auto ptr1 = Factory::make_shared<X>();
    auto ptr2 = ptr1->shared_from_this();
    std::cout << "ptr1=" << ptr1.get() << "\nptr2=" << ptr2.get() << "\n";
}

最後に、誰かがclangがFactory :: Typeが友人として使用されたときにプライベートであると不満を言ったと言ったので、その場合は公開してください。暴露しても害はありません。

Answer 13

問題の根本は、友達の関数またはクラスがコンストラクターに低レベルの呼び出しを行う場合、それらも友達にする必要があるということです。 std :: make_sharedは実際にコンストラクターを呼び出している関数ではないため、フレンドリングしても違いはありません。

class A;
typedef std::shared_ptr<A> APtr;
class A
{
    template<class T>
    friend class std::_Ref_count_obj;
public:
    APtr create()
    {
        return std::make_shared<A>();
    }
private:
    A()
    {}
};

std :: _ Ref_count_objは実際にコンストラクタを呼び出しているため、フレンドである必要があります。それは少しあいまいなので、私はマクロを使用します

#define SHARED_PTR_DECL(T) \
class T; \
typedef std::shared_ptr<T> ##T##Ptr;

#define FRIEND_STD_MAKE_SHARED \
template<class T> \
friend class std::_Ref_count_obj;

その後、クラス宣言はかなり単純に見えます。必要に応じて、ptrとクラスを宣言するための単一のマクロを作成できます。

SHARED_PTR_DECL(B);
class B
{
    FRIEND_STD_MAKE_SHARED
public:
    BPtr create()
    {
        return std::make_shared<B>();
    }
private:
    B()
    {}
};

これは実際に重要な問題です。保守可能で移植性のあるコードを作成するには、可能な限り実装を隠す必要があります。

typedef std::shared_ptr<A> APtr;

スマートポインタの処理方法が少し隠されているため、必ずtypedefを使用する必要があります。ただし、make_sharedを使用して常に作成する必要がある場合は、目的に反します。

上記の例では、クラスを使用するコードがスマートポインターコンストラクターを使用するように強制します。つまり、新しいフレーバーのスマートポインターに切り替えると、クラス宣言が変更され、終了する可能性が十分にあります。次のボスやプロジェクトがいつか変更するためにstlやboostなどの計画を使用すると想定しないでください。

これをほぼ30年間やって、私はこれを数年前に間違って行ったときに、これを修復するために時間、痛み、副作用に大きな代償を払ってきました。

Answer 14

私は同じ問題を抱えていましたが、保護されたコンストラクタに引数を渡す必要があるため、既存の答えはどれも本当に満足のいくものではありませんでした。さらに、いくつかのクラスに対してこれを行う必要があり、それぞれが異なる引数を取ります。

そのために、すべて同様の方法を使用する既存の回答のいくつかに基づいて、この小さなナゲットを紹介します。

template < typename Object, typename... Args >
inline std::shared_ptr< Object >
protected_make_shared( Args&&... args )
{
  struct helper : public Object
  {
    helper( Args&&... args )
      : Object{ std::forward< Args >( args )... }
    {}
  };

  return std::make_shared< helper >( std::forward< Args >( args )... );
}