C++：为什么unique_ptr的Deleter是模板类型参数，而shared_ptr的Deleter不是？

上面的代码中能看到<code>unique_ptr</code>的第二个模板类型参数是Deleter，而<code>shared_ptr</code>的Delete则只是构造函数参数的一部分，并不是<code>shared_ptr</code>的类型的一部分。

为什么会有这个区别呢？

答案是效率。<code>unique_ptr</code>的设计目标之一是尽可能的高效，如果用户不指定Deleter，就要像原生指针一样高效。

Deleter作为对象的成员一般会有哪些额外开销？

通常要存起来，多占用空间。

调用时可能会有一次额外的跳转（相比<code>delete</code>或<code>delete[]</code>）。

<code>shared_ptr</code>总是要分配一个ControlBlock的，多加一个Deleter的空间开销也不大，第一条pass；<code>shared_ptr</code>在析构时要先原子减RefCount，如果WeakCount也为0还要再析构ControlBlock，那么调用Deleter析构持有的对象时多一次跳转也不算什么，第二条pass。

既然<code>shared_ptr</code>并不担心Deleter带来的额外开销，同时把Deleter作为模板类型的一部分还会导致使用上变复杂，那么它只把Deleter作为构造函数的类型就是显然的事情了。

而<code>unique_ptr</code>采用了“空基类”的技巧，将Deleter作为基类，在用户不指定Deleter时根本不占空间，第一条pass；用户不指定Deleter时默认的Deleter会是<code>default_delete</code>，它的<code>operator()</code>在类的定义内，会被inline掉，这样调用Deleter时也就没有额外的开销了，第二条pass。

因此<code>unique_ptr</code>通过上面两个技巧，成功的消除了默认Deleter可能带来的额外开销，保证了与原生指针完全相同的性能。代价就是Deleter需要是模板类型的一部分。

<a href="http://stackoverflow.com/questions/21355037/why-does-unique-ptr-take-two-template-parameters-when-shared-ptr-only-takes-one">Why does unique_ptr take two template parameters when shared_ptr only takes one?</a>

<a href="http://stackoverflow.com/questions/6829576/why-does-unique-ptr-have-the-deleter-as-a-type-parameter-while-shared-ptr-doesn">Why does unique_ptr have the deleter as a type parameter while shared_ptr doesn't?</a>

我们参考clang的实现来学习一下<code>unique_ptr</code>使用的技巧。

忽略掉<code>unique_ptr</code>中的各种成员函数，我们看到它只有一个成员变量<code>__ptr__</code>，类型是<code>__compressed_pair&lt;pointer, deleter_type&gt;</code>。我们看看它是什么，是怎么省掉了Deleter的空间的。

<code>__compressed_pair</code>没有任何的成员变量，就说明它的秘密藏在了它的基类中，我们继续看。

<code>__libcpp_compressed_pair_imp</code>有三个模板类型参数，前两个是传入的<code>_T1</code>和<code>_T2</code>，第三个参数是一个无符号整数，它是什么？我们往下看，看到了它的若干个特化版本：

看起来第三个参数有4种取值，分别是：

0: 没有基类，两个成员变量。

1: 有一个基类<code>_T1</code>，和一个<code>_T2</code>类型的成员变量。

2: 有一个基类<code>_T2</code>，和一个<code>_T1</code>类型的成员变量。

3: 有两个基类<code>_T1</code>和<code>_T2</code>，没有成员变量。

<code>__compressed_pair</code>继承自<code>__libcpp_compressed_pair_imp&lt;_T1, _T2&gt;</code>，没有指定第三个参数的值，那么这个值应该来自<code>__libcpp_compressed_pair_switch&lt;_T1, _T2&gt;::value</code>。我们看一下<code>__libcpp_compressed_pair_switch</code>是什么：

<code>__libcpp_compressed_pair_switch</code>的三个bool模板参数的含义是：

<code>_T1</code>和<code>_T2</code>在去掉顶层的<code>const</code>和<code>volatile</code>后，是不是相同类型。

<code>_T1</code>是不是空类型。

<code>_T2</code>是不是空类型。

满足以下条件的类型就是空类型：

不是union；

除了size为0的位域之外，没有非static的成员变量；

没有虚函数；

没有虚基类；

没有非空的基类。

可以看到，在<code>_T1</code>和<code>_T2</code>不同时，它们中的空类型就会被当作<code>__compressed_pair</code>的基类，就会利用到C++中的“空基类优化“。

那么在<code>unique_ptr</code>中，<code>_T1</code>和<code>_T2</code>都是什么呢？看前面的代码，<code>_T1</code>就是<code>__pointer_type&lt;_Tp, deleter_type&gt;::type</code>，而<code>_T2</code>则是Deleter，在默认情况下是<code>default_delete&lt;_Tp&gt;</code>。

我们先看<code>__pointer_type</code>是什么：

可以看到<code>__pointer_type&lt;_Tp, deleter_type&gt;::type</code>就是<code>__pointer_type_imp::__pointer_type&lt;_Tp, typename remove_reference&lt;_Dp&gt;::type&gt;::type</code>。这里我们看到了<code>__has_pointer_type</code>，它是什么？

简单来说<code>__has_pointer_type</code>就是：如果<code>_Up</code>有一个内部类型<code>pointer</code>，即<code>_Up::pointer</code>是一个类型，那么<code>__has_pointer_type</code>就返回<code>true</code>，例如<code>pointer_traits::pointer</code>，否则返回<code>false</code>。

大多数场景下<code>_Dp</code>不会是<code>pointer_traits</code>，因此<code>__has_pointer_type</code>就是<code>false</code>，<code>__pointer_type&lt;_Tp, deleter_type&gt;::type</code>就是<code>_Tp*</code>，我们终于看到熟悉的原生指针了！

<code>_T1</code>是什么我们已经清楚了，就是<code>_Tp*</code>，它不会是空基类。那么<code>_T2</code>呢？我们看<code>default_delete&lt;_Tp&gt;</code>：

我们看到<code>default_delete</code>符合上面说的空类型的几个要求，因此<code>_T2</code>就是空类型，也是<code>__compressed_pair</code>的基类，在”空基类优化“后，<code>_T2</code>就完全不占空间了，只占一个原生指针的空间。

而且<code>default_delete::operator()</code>是定义在<code>default_delete</code>内部的，默认是inline的，它在调用上的开销也被省掉了！

<code>__libcpp_compressed_pair_switch</code>在<code>_T1</code>和<code>_T2</code>类型相同，且都是空类型时，为什么只继承自<code>_T1</code>，而把<code>_T2</code>作为成员变量的类型？

<code>unique_ptr</code>与<code>pointer_traits</code>是如何交互的？