智慧指標練習題 (Practice - Smart Pointers)

auto p2 = p1; 不能編譯：std::unique_ptr 體現專屬所有權，是 move-only 型別——若允許複製，兩個指標都自認擁有並將銷毀同一資源。
std::move(p1) 則將所有權轉移給 p2，來源 p1 被設為 null。

deleter 型別是 std::unique_ptr 型別的一部分（第二個模板引數）。function pointer 會讓大小從一個 word 變兩個 word；無捕獲 lambda（stateless function object）則零額外開銷，故優先用 lambda。
有狀態的 function object 依捕獲的狀態多寡增大；若 deleter 讓 unique_ptr 大得離譜，通常是設計該改了。

回傳 std::unique_ptr<Investment>：工廠無法預知呼叫者要專屬還是共享所有權，unique_ptr 最高效，且可輕鬆單向轉成 std::shared_ptr（std::shared_ptr<Investment> sp = makeInvestment(args);），反向不可行。
deleter 以基底指標刪除衍生類別物件，Investment 必須有 virtual destructor，否則是 undefined behavior。

成本：(1) 大小是 raw pointer 的兩倍（物件指標 + control block 指標）；(2) control block 需動態配置（make_shared 可併入物件配置）；(3) reference count 增減必須是 atomic 操作，比非 atomic 慢。
custom deleter 不會改變 shared_ptr 的大小——deleter 存放在 control block（heap）中，這與 std::unique_ptr（deleter 屬於型別、可能增大物件）恰好相反。

會建立：std::make_shared（物件全新製造）、從 unique-ownership 指標（unique_ptr/auto_ptr）建構、傳入 raw pointer。
不建立：傳入 std::shared_ptr 或 std::weak_ptr——沿用它們指向的既有 control block。
推論：同一 raw pointer 建構多個 shared_ptr ⇒ 多個 control block ⇒ 物件被銷毀多次 ⇒ undefined behavior。

this 是 raw pointer，容器內就地建構 shared_ptr 時會為 *this 建立新的 control block；若外部已有 shared_ptr 管理此 Widget，就有兩個 reference count，物件會被銷毀兩次 → undefined behavior（外部沒有 shared_ptr 時暫時不爆，故「常常正常運作」）。
修正：Widget 繼承 std::enable_shared_from_this<Widget>（CRTP），改為 emplace_back(shared_from_this())——它查出既有 control block 再建立新 shared_ptr。
前提：呼叫 shared_from_this() 時必須已存在指向該物件的 shared_ptr，否則 UB（通常擲例外）；因此慣用作法是建構子設 private、只透過回傳 shared_ptr 的 static factory（如 create）建立物件。

檢查與存取分離會引入 race condition：兩步之間其他執行緒可能銷毀最後一個 shared_ptr，dereference 變成 UB；需要「檢查 + 取得存取權」的原子操作。
做法一：wpw.lock()——expired 時回傳 null 的 shared_ptr；做法二：std::shared_ptr<Widget> spw(wpw)——expired 時擲出 std::bad_weak_ptr。

三大場景：caching（快取需偵測項目是否懸空）、observer lists（subject 不控制 observer 生命週期但不可存取已銷毀者）、打破 shared_ptr cycles。
樹狀結構不需要 weak_ptr：parent→child 用 std::unique_ptr（parent 獨占 child），child→parent 用 raw pointer 即可——child 生命週期絕不會長於 parent，不會懸空。

選 std::weak_ptr：A 被銷毀後 B 可偵測懸空，且不影響 A 的 reference count、不阻止 A 被銷毀。
raw pointer：A 銷毀後 B 無法偵測懸空，dereference 是 UB；std::shared_ptr：A、B 互指形成 cycle，reference count 永不歸 0，即使外界都無法存取，兩者也永遠洩漏。

(1) 消除型別重複：auto upw = std::make_unique<Widget>(); 型別只寫一次；(2) 例外安全：避免 new 與 smart pointer 建構子之間插入其他運算導致洩漏；(3) 效率（僅 make_shared/allocate_shared）：物件與 control block 一次配置，程式更小更快。
std::make_shared 是 C++11；std::make_unique 遲至 C++14 才加入（C++11 可自寫基本版，但勿放進 namespace std）。

編譯器只保證 new Widget 先於 shared_ptr 建構子，computePriority() 可排在兩者之間；若它在此時拋出例外，new 出的 Widget 尚未被任何智慧指標接管 → 洩漏。因需要 custom deleter，make_shared 無法使用（make functions 不接受 deleter）。
正確寫法：獨立語句 std::shared_ptr<Widget> spw(new Widget, cusDel); 再 processWidgetmove(spw), computePriority();——shared_ptr 建構子即使自身拋例外也保證對傳入指標呼叫 deleter。
std::move(spw) 讓 by-value 參數用 move 建構（不動 reference count），避免傳 lvalue 時複製造成的 atomic 遞增，效能等同原本的 rvalue 寫法。

10 個元素、每個值都是 20：make functions 內部以小括號 () 完美轉發參數，呼叫非 initializer_list 建構子；braced initializer 無法被完美轉發。
workaround：先 auto initList = { 10, 20 };（auto 推導出 std::initializer_list<int>）再傳入 make function；或直接用 new 搭配大括號。

原因：compiler 生成的 ~Widget() 是 implicitly inline，會在 header 可見處生成銷毀 pImpl 的程式碼；unique_ptr 的 default deleter 在 delete 前以 static_assert 檢查指向型別必須 complete，而 header 中 Impl 是 incomplete type → 失敗。
修法：header 中只宣告解構子 ~Widget();，在 widget.cpp 中 struct Widget::Impl { … }; 定義之後寫 Widget::~Widget() = default;——即使預設實作完全可用也要這麼做。
注意連鎖效應：宣告解構子會抑制 move operations 生成（Item 17），要 move 支援就同樣「header 宣告、實作檔 = default」；在 header 內直接 = default 是錯的（move assignment 需銷毀舊 pImpl、move ctor 例外路徑也需 complete type）。

不需要：std::shared_ptr 的 deleter 型別不屬於指標型別，生成特殊成員函式時指向型別不必 complete，一切照常編譯執行（unique_ptr 的 deleter 屬於型別、換得更小更快的執行期結構，代價是需要 complete type）。
但 Widget 與 Widget::Impl 是獨占擁有關係，std::unique_ptr 才是語意正確的工具——不該為了省儀式而改變所有權語意。