C++模板类Address无法正确返回指向数据的问题求助

我定义了如下C++模板类Address，通过std::unique_ptr实例化后，输出结果中Item字段为空，使用char或int类型均存在该问题，请问如何正确获取指针指向的数据？

原代码 #

#include <iostream>
#include <memory>

template <typename T> class Address
{
    private:
        T* ptr;
        size_t size;
    public:
        Address(T item) : ptr(&item), size(sizeof(item)) {}
        T getItem() const 
        {
            return *ptr;
        }
        long getAddress() const
        {
            return (long int ) ptr;
        }
        long getSize() const
        {
            return size;
        }        
};

template <typename T> 
std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Address<T> item)
{
    out << "\nItem: " << item.getItem() << "\n";
    out << "Address : " << item.getAddress() << "\n";
    out << "Size : " << item.getSize() << "\n";
    return out;
}

int main()
{
    std::unique_ptr<Address<char>> ptr_addressObj(new Address('P'));
    std::cout<< *ptr_addressObj << "\n";
}

运行结果 #

Item: 
Address : 140720983114340
Size : 1

问题根源 #

构造函数Address(T item)中的参数item是临时拷贝变量，构造函数执行完毕后该临时变量会被销毁，此时类成员ptr指向的是一块已释放的内存，后续访问*ptr属于未定义行为，所以输出的Item为空或乱值——这和是否使用unique_ptr无关，本质是悬空指针问题。

修复方案 #

方案一：类自行管理内存（适合必须用指针的场景） #

修改构造函数为成员指针分配独立内存并拷贝值，同时添加析构函数释放内存，避免内存泄漏：

template <typename T> class Address
{
    private:
        T* ptr;
        size_t size;
    public:
        // 用const引用接收参数，减少不必要拷贝
        Address(const T& item) : ptr(new T(item)), size(sizeof(T)) {}
        
        // 析构函数释放内存
        ~Address() { delete ptr; }
        
        // 禁用拷贝构造和赋值，避免double free问题
        Address(const Address&) = delete;
        Address& operator=(const Address&) = delete;
        
        T getItem() const 
        {
            return *ptr;
        }
        long getAddress() const
        {
            return (long int ) ptr;
        }
        long getSize() const
        {
            return size;
        }        
};

方案二：直接存储值（更简单，无指针风险） #

既然类仅需保存单个元素，没必要使用指针，直接存储值即可：

#include <iostream>
#include <memory>

template <typename T> class Address
{
    private:
        T item;
        size_t size;
    public:
        Address(T item) : item(item), size(sizeof(item)) {}
        T getItem() const 
        {
            return item;
        }
        // 获取存储值的内存地址
        long getAddress() const
        {
            return (long int ) &item;
        }
        long getSize() const
        {
            return size;
        }        
};

// 用const引用接收参数，避免不必要拷贝
template <typename T> 
std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Address<T>& item)
{
    out << "\nItem: " << item.getItem() << "\n";
    out << "Address : " << item.getAddress() << "\n";
    out << "Size : " << item.getSize() << "\n";
    return out;
}

int main()
{
    std::unique_ptr<Address<char>> ptr_addressObj(new Address('P'));
    std::cout << *ptr_addressObj << "\n";
}

修复后运行结果 #

Item: P
Address : 140720983114340
Size : 1

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Chani