為什么std :: unique_ptr運算符*拋出而運算符->不拋出？

Question

在C ++標准草案（N3485）中，聲明如下：

20.7.1.2.4 unique_ptr觀察者[unique.ptr.single.observers]

typename add_lvalue_reference<T>::type operator*() const;

1 Requires: get() != nullptr.
2 Returns: *get().

pointer operator->() const noexcept;

3 Requires: get() != nullptr.
4 Returns: get().
5 Note: use typically requires that T be a complete type.

您可以看到沒有將operator* （取消引用）指定為noexcept ，這可能是因為它可能導致段錯誤，但是將同一對象上的operator->指定為noexcept 。 兩者的要求相同，但是異常規范有所不同。

我注意到它們具有不同的返回類型，一種返回指針，另一種返回引用。 就是說operator->實際上沒有取消引用任何東西嗎？

事實是，在任何類型為NULL的指針上使用operator->都會導致段錯誤（即UB）。 那么為什么將其中一個指定為noexcept而另一個則不指定呢？

我確定我已經忽略了一些東西。

編輯：

看std::shared_ptr我們有這個：

20.7.2.2.5 shared_ptr觀察者[util.smartptr.shared.obs]

T& operator*() const noexcept;

T* operator->() const noexcept;

這是不一樣的？ 這與不同的所有權語義有關嗎？

Answer 1

段錯誤不在C ++的異常系統之外。 如果取消引用空指針，則不會引發任何異常（嗯，如果您符合Require:子句，則至少；有關詳細信息，請參見下文）。

對於operator-> ，通常將其簡單地實現為return m_ptr; （或為unique_ptr return get(); ）。 如您所見，運算符本身不能拋出-它僅返回指針。 沒有取消引用，什么都沒有。 該語言對p->identifier有一些特殊規則：

§13.5.6 [over.ref] p1

如果T::operator->()存在並且如果選擇運算符作為最佳匹配函數，則表達式T的類對象x的表達式x->m解釋為(x.operator->())->m 。通過過載解析機制（13.3）。

上面的內容遞歸適用，最后必須產生一個指針，為此使用了內置的operator-> 。 這使智能指針和迭代器的用戶可以簡單地執行smart->fun()而不用擔心任何事情。

需求的注釋Require:規范的某些部分：這些表示前提條件。 如果您不認識他們，那就是在調用UB。

那么為什么將其中一個指定為noexcept而另一個則不指定呢？

老實說，我不確定。 取消引用指針似乎應該總是noexcept ，但是， unique_ptr允許您完全更改內部指針類型（通過刪除器）。 現在，作為用戶，您可以在pointer類型上為operator*定義完全不同的語義。 也許它可以即時計算事物？ 所有可能有趣的東西。

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看std :: shared_ptr我們有這個：

這很容易解釋shared_ptr不支持對指針類型的上述自定義，這意味着始終使用內置語義-並且*p ，其中p是T*根本不會拋出。

Answer 2

值得一提的是，這里有一些歷史，以及事情如何以現在的方式發展。

在N3025之前，沒有使用noexcept指定operator * ，但是其描述確實包含Throws: nothing noexcept 。 N3025中刪除了此要求：

按照指示更改[unique.ptr.single.observers]（834）[有關詳細信息，請參見“備注”部分：

typename add_lvalue_reference<T>::type operator*() const;
1-要求： get() != 0 nullptr 。
2-返回： *get().
3-投擲：沒事。

這是上面提到的“備注”部分的內容：

在本文的審閱過程中，如何正確指定operator *，operator []和異構比較函數的操作語義引起了爭議。 [structure.specifications] / 3並未明確說明Return元素（在沒有新的Equivalent to公式的情況下）是否指定效果。 此外，還不清楚是否還允許通過異常返回這樣的return表達式，如果另外提供了Throws：-Nothing元素（是否需要實現者捕獲這些元素）。 為了解決此沖突，為這些操作刪除了任何現有的Throws元素，至少與[unique.ptr.special]和標准的其他部分一致。 結果是，我們現在隱式支持可能拋出比較函數，但不支持均質==和！=，這可能有點令人驚訝。

同一篇文章還包含有關編輯operator ->的定義的建議，但內容如下：

pointer operator->() const;
4-要求： get() != 0 nullptr。
5-返回：get（）。
6-投擲：沒事。
7-注意：使用通常要求T為完整類型。

就問題本身而言：它歸結為運算符本身和使用該運算符的表達式之間的基本區別。

當您使用operator* ，運算符將取消引用可能拋出的指針。

使用operator-> ，運算符本身僅返回一個指針（不允許拋出該指針）。 然后，該指針在包含->的表達式中被取消引用。 取消引用指針的任何異常都發生在周圍的表達式中，而不是在運算符本身中。

Answer 3

坦白說，這對我來說似乎是一個缺陷。 從概念上講，a-> b應該始終等於（* a）.b，即使a是智能指針，這也適用。 但是，如果* a並非如此，則（* a）.b並非如此，因此a-> b不應如此。

Answer 4

關於：

就是說operator->實際上沒有取消引用任何東西嗎？

不，對於類型重載operator-> ->的標准評估是：

a->b; // (a.operator->())->b

即，評價是遞歸定義中，當源代碼包含一個-> ， operator->與被施加產生另一種表達->可以本身指的是operator-> ...

關於整個問題，如果指針為null，則行為是未定義的，缺少noexcept導致實現throw 。 如果簽名為noexcept則實現無法throw （ throw將是對std::terminate的調用）。