pimpl模式下如何在GAME_IMPL构造时提前赋值_impl指针解决访问报错

你遇到的问题本质是new表达式的执行顺序问题：原有写法中_impl(new GAME_IMPL(*this))的执行步骤为：

1. 分配GAME_IMPL所需的内存
2. 在分配的内存上调用GAME_IMPL的构造函数
3. 将构造完成的对象指针赋值给GAME::_impl
   在步骤2执行时，GAME::_impl还是空指针，所以PLAYER构造时调用game.getImages()访问空指针就会崩溃。

可以通过拆分内存分配、指针赋值、对象构造三个步骤，调整执行顺序解决问题，完全不需要修改原有业务逻辑，也不破坏Pimpl的封装性：

修改方案代码 #

1. 调整GAME构造函数的实现（放在cpp文件中，符合Pimpl的常规实现要求） #

#include "game.h"
// 注意必须包含GAME_IMPL的完整定义，所以这段代码要放在GAME_IMPL定义的同一cpp文件中
GAME::GAME() {
    // 第一步：分配GAME_IMPL的原始内存
    void* raw_mem = operator new(sizeof(GAME_IMPL));
    // 第二步：提前将内存地址赋值给_impl，此时_impl已经持有有效地址
    _impl.reset(static_cast<GAME_IMPL*>(raw_mem));
    // 第三步：调用定位new完成GAME_IMPL的构造，构造过程中可以正常访问GAME::_impl
    new (raw_mem) GAME_IMPL(*this);
}

2. 保证GAME_IMPL的成员声明顺序 #

只要保证被公共接口访问的成员，声明在依赖公共接口的成员之前即可，你的原有声明顺序已经符合要求：

struct GAME_IMPL
{
    // 先声明不依赖其他组件、会被公共接口访问的成员
    IMAGES _images;
    // 再声明依赖GAME公共接口的成员
    PLAYER _player;

    explicit GAME_IMPL( GAME& game ) : _player( game ) { }
};

方案说明 #

• 该方案完全兼容原有业务代码，不需要修改PLAYER、GAME的公共接口
• 不会破坏Pimpl的封装性，所有修改都在cpp内部，对外透明
• std::unique_ptr仍然会正常管理内存生命周期，析构时会自动调用GAME_IMPL的析构函数并释放内存，没有内存泄漏风险

• 必须严格遵守GAME_IMPL的成员声明顺序：被GAME公共接口访问的成员必须放在依赖公共接口的成员之前，确保构造依赖成员时，被访问的成员已经完成初始化，不会出现未定义行为
• 不要在GAME_IMPL的构造函数中调用GAME的虚函数，此时GAME本身还未完成构造，虚函数调用不会触发多态行为

内容的提问来源于stack exchange，提问作者c z