std::any实现中unique_ptr的作用及析构未触发问题咨询

libcxx中std::any的大对象处理函数定义如下：

template <class ..._Args>
_LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
static _Tp& __create(any & __dest, _Args&&... __args) {
    typedef allocator<_Tp> _Alloc;
    typedef allocator_traits<_Alloc> _ATraits;
    typedef __allocator_destructor<_Alloc> _Dp;
    _Alloc __a;

    unique_ptr<_Tp, _Dp> __hold(_ATraits::allocate(__a, 1), _Dp(__a, 1));
    _Tp * __ret = __hold.get();
    _ATraits::construct(__a, __ret, _VSTD::forward<_Args>(__args)...);

    __dest.__s_.__ptr = __hold.release();
    __dest.__h_ = &_LargeHandler::__handle;
    return *__ret;
}

问题 #

此处用unique_ptr持有原始指针是否为了应对构造函数抛出异常时的安全问题？我编写了如下测试代码，但析构函数完全未被调用：

#include <any>
#include <iostream>
#include <memory>
#include <stdexcept>
#include <cstdlib>

using namespace std;

struct A {
    double b;
    double c;
    double d;
    void* p;

    A() {
        p = malloc(50);
        std::cout << "constructing" << std::endl;
        throw std::exception();
    }

    ~A() {
        free(p);
        std::cout << "deconstructing " << std::endl;
    }
};

int main() {
    std::any a;

    try {
        __create(a);
    } catch (std::exception& e) {
        cout << e.what() << endl;
    }

    return 0;
}

解答 #

1. unique_ptr的作用确实是异常安全保障
   这段代码里用unique_ptr绑定分配的内存和自定义析构器__allocator_destructor，核心目的就是处理构造函数抛出异常的情况：

• _ATraits::allocate成功分配内存后，若后续_ATraits::construct（即对象构造）抛出异常，unique_ptr会在函数退出时自动触发析构逻辑，调用__allocator_destructor释放之前分配的内存，避免内存泄漏。
• 如果构造成功，就通过__hold.release()把指针转移给std::any的内部存储，此时unique_ptr不再持有该指针，不会触发释放。

2. 测试代码中析构未调用的原因
   你的测试代码存在两个关键问题：

• 模板参数缺失：__create是模板函数，需要明确指定_Tp类型（也就是你的struct A），正确调用应为__create<A>(a)。不指定模板参数的话，编译器无法推导_Tp，实际这段调用可能根本没有正确实例化__create函数，自然不会执行内存分配和构造逻辑。
• 调用私有函数的未定义行为：__create是libcxx的内部私有函数，直接调用属于未定义行为，不同版本的libcxx可能有不同实现，甚至编译报错。正确的测试方式应该通过std::any的公开接口（比如emplace<A>()）触发大对象创建逻辑。

修改后的测试代码（使用公开接口）：

#include <any>
#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <cstdlib>

using namespace std;

struct A {
    double b;
    double c;
    double d;
    void* p;

    A() {
        p = malloc(50);
        std::cout << "constructing" << std::endl;
        throw std::exception();
    }

    ~A() {
        free(p);
        std::cout << "deconstructing " << std::endl;
    }
};

int main() {
    std::any a;

    try {
        a.emplace<A>(); // 使用std::any的公开接口
    } catch (std::exception& e) {
        cout << e.what() << endl;
    }

    return 0;
}

运行这段代码就能看到deconstructing的输出，证明异常发生时内存被正确释放了。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者zaijun