构造函数初始化列表与昂贵的操作

Question

考虑一个假设的场景,其中两个类可以默认构造或相互构造,但任何一种方式都被认为是昂贵的(有意设计的例子如下):

struct PrivateKey;

struct PublicKey {
  PublicKey(); // generate a random public key (1 minute)
  PublicKey(const PrivateKey& b); // find a public key corresponding to a private key (1 year)
  ...members...
};

struct PrivateKey {
  PrivateKey(); // generate a random private key (1 minute)
  PrivateKey(const PublicKey& a); // find a private key corresponding to a public key (1 year)
  ...members...
};

(这当然可以浓缩为一个类,但问题的有效性不受影响.让我们说,为了连贯,在一个和另一个之间没有对称性.)

现在有一个结构可以保存两者的实例并需要这种交叉初始化.但是,我们可能需要两个方向,因此初始化程序列表无法真正删除它们(它们不按列出的顺序运行,而是按成员定义的顺序运行,并且此处无法修复订单):

struct X {
  PublicKey a;
  PrivateKey b;
  X(int): a(), b(a) { }
  X(float): b(), a(b) { } // UB: a(b) happens before b is initialized
};

我当然可以尝试:

struct X {
  PublicKey a;
  PrivateKey b;
  X(int): a(), b(a) { }
  X(float): a(), b() { a = PublicKey(b); }
};

但是这有多个问题,其中运行昂贵的默认建设的PublicKey中的第二个构造X只是扔结果马上就是第一个.可能有副作用对PublicKey::PublicKey().两者仍然可以通过创建一个廉价的私有构造函数来缓解,这个私有构造函数只暴露给朋友X,这会使类处于某种虚拟状态,但会丢弃一些引用或常量成员,并且该类可能无法移动 - 可分配或可交换,禁止任何变化的X::X(float)身体.是否有更好的模式可供遵循？

Answer 1

通过使用指向包含的类的指针,而不是直接嵌入包含的类,并在构造函数体内自己构造包含的对象,可以避免构造顺序问题.

struct X {
  std::unique_ptr<PublicKey> a;
  std::unique_ptr<PrivateKey> b;
  X(int) {
    a = std::make_unique<PublicKey>();
    b = std::make_unique<PrivateKey>(*a);
  }
  X(float) {
    b = std::make_unique<PrivateKey>();
    a = std::make_unique<PublicKey>(*b);
  }
};