Использование умных указателей для членов класса

unique_ptr не будет работать из-за getDevice(), верно?

Нет, не обязательно. Здесь важно определить соответствующую политику владения для вашего Device объекта, то есть того, кто будет владельцем объекта, на который указывает ваш (умный) указатель.

Это будет экземпляр объекта Settings отдельно? Будет ли объект Device уничтожаться автоматически, когда объект Settings будет уничтожен, или он должен пережить этот объект?

В первом случае std::unique_ptr - это то, что вам нужно, поскольку оно делает Settings единственным (уникальным) владельцем указанного объекта и единственным объектом, который несет ответственность за его уничтожение.

В этом предположении getDevice() должен возвращать простой указатель наблюдения (указатели наблюдения - это указатели, которые не поддерживают активность указанного объекта). Самый простой вид указателя наблюдения - это необработанный указатель:

#include <memory>

class Device {
};

class Settings {
    std::unique_ptr<Device> device;
public:
    Settings(std::unique_ptr<Device> d) {
        device = std::move(d);
    }

    Device* getDevice() {
        return device.get();
    }
};

int main() {
    std::unique_ptr<Device> device(new Device());
    Settings settings(std::move(device));
    // ...
    Device *myDevice = settings.getDevice();
    // do something with myDevice...
}

[ПРИМЕЧАНИЕ 1: Вам может быть интересно, почему я использую здесь необработанные указатели, когда все продолжают говорить, что необработанные указатели - это плохо, небезопасно и опасно. На самом деле это ценное предупреждение, но важно изложить его в правильном контексте: необработанные указатели плохи, когда используются для ручного управления памятью, то есть для выделения и освобождения объектов с помощью new и delete. При использовании исключительно как средство достижения ссылочной семантики и передачи не принадлежащих, наблюдающих указателей, в необработанных указателях нет ничего опасного по сути, за исключением, может быть, того факта, что не следует разыменовать висячий указатель. - КОНЕЦ ПРИМЕЧАНИЕ 1]

[ПРИМЕЧАНИЕ 2: Как выяснилось в комментариях, в этом конкретном случае, когда право собственности уникально, и принадлежащий объект всегда гарантированно присутствует (т. е. внутренний член данных device никогда не будет nullptr), функция getDevice() может (а может и должна) возвращать ссылку, а не указатель. Хотя это правда, я решил вернуть здесь необработанный указатель, потому что имел в виду, что это будет короткий ответ, который можно обобщить на случай, когда device может быть nullptr, и чтобы показать, что исходные указатели в порядке, если не использовать их для ручного управления памятью. - КОНЕЦ ПРИМЕЧАНИЕ 2]

Ситуация, конечно, кардинально иная, если ваш Settings объект не должен обладать исключительным правом собственности на устройство. Это может иметь место, например, если разрушение объекта Settings не должно означать уничтожение указанного объекта Device.

Это то, что можете сказать только вы как разработчик своей программы; из приведенного вами примера мне трудно сказать, так это или нет.

Чтобы помочь вам в этом разобраться, вы можете спросить себя, есть ли какие-либо другие объекты, кроме Settings, которые имеют право поддерживать объект Device в живых, пока они содержат указатель на него, вместо того, чтобы быть просто пассивными наблюдателями. Если это действительно так, вам понадобится политика совместного владения, что предлагает std::shared_ptr:

#include <memory>

class Device {
};

class Settings {
    std::shared_ptr<Device> device;
public:
    Settings(std::shared_ptr<Device> const& d) {
        device = d;
    }

    std::shared_ptr<Device> getDevice() {
        return device;
    }
};

int main() {
    std::shared_ptr<Device> device = std::make_shared<Device>();
    Settings settings(device);
    // ...
    std::shared_ptr<Device> myDevice = settings.getDevice();
    // do something with myDevice...
}

Обратите внимание, что weak_ptr является наблюдающим указателем, а не указателем-владельцем - другими словами, он не поддерживает указанный объект в живых, если все другие указатели-владельцы на указанный объект выходят за пределы области видимости.

Преимущество weak_ptr перед обычным необработанным указателем состоит в том, что вы можете безопасно определить, является ли weak_ptr висячим или нет (то есть указывает ли он на действительный объект или объект, на который изначально указывался, был уничтожен) . Это можно сделать, вызвав функцию-член expired() для объекта weak_ptr.

class Device {
};

class Settings {
    std::shared_ptr<Device> device;
public:
    Settings(const std::shared_ptr<Device>& device) : device(device) {

    }

    const std::shared_ptr<Device>& getDevice() {
        return device;
    }
};

int main()
{
    std::shared_ptr<Device> device(new Device());
    Settings settings(device);
    // ...
    std::shared_ptr<Device> myDevice(settings.getDevice());
    // do something with myDevice...
    return 0;
}

week_ptr используется только для циклов ссылок. Граф зависимостей должен быть ациклически направленным графом. В общих указателях есть 2 счетчика ссылок: 1 для shared_ptr s и 1 для все указатели (shared_ptr и weak_ptr). Когда все shared_ptr удалены, указатель удаляется. Когда требуется указатель от weak_ptr, следует использовать lock для получения указателя, если он существует.