C++中std::unique_ptr无法在map中编译

Question

我目前正尝试将一个std::unique_ptr存储在std::unordered_map中，但是我得到了一个奇怪的编译错误。 相关代码：

#pragma once

#include "Entity.h"

#include <map>
#include <memory>

class EntityManager {
private:
    typedef std::unique_ptr<Entity> EntityPtr;
    typedef std::map<int, EntityPtr> EntityMap;

    EntityMap map;
public:

    /*
    Adds an Entity
    */
    void addEntity(EntityPtr);

    /*
    Removes an Entity by its ID
    */
    void removeEntity(int id) {
        map.erase(id);
    }

    Entity& getById(int id) {
        return *map[id];
    }
};

void EntityManager::addEntity(EntityPtr entity) {
    if (!entity.get()) {
        return;
    }

    map.insert(EntityMap::value_type(entity->getId(), std::move(entity)));
}

这是编译错误：

c:\program files (x86)\microsoft visual studio 12.0\vc\include\tuple(438): error C2280: 'std::unique_ptr<Entity,std::default_delete<_Ty>>::unique_ptr(const std::unique_ptr<_Ty,std::default_delete<_Ty>> &)' : attempting to reference a deleted function
1>          with
1>          [
1>              _Ty=Entity
1>          ]
1>          c:\program files (x86)\microsoft visual studio 12.0\vc\include\memory(1486) : see declaration of 'std::unique_ptr<Entity,std::default_delete<_Ty>>::unique_ptr'
1>          with
1>          [
1>              _Ty=Entity
1>          ]
1>          This diagnostic occurred in the compiler generated function 'std::pair<const _Kty,_Ty>::pair(const std::pair<const _Kty,_Ty> &)'
1>          with
1>          [
1>              _Kty=int
1>  ,            _Ty=EntityManager::EntityPtr
1>          ]

- Tips48

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使用clang++ 3.5编译没有问题。 - Ryan Haining

关于编译时错误我不清楚，但是这个调用：map.insert(EntityMap::value_type(entity->getId(), std::move(entity)))本身就不安全，因为无法确定将entity移动到函数参数中是在entity->getId()求值之前还是之后。为了保险起见，应该将getId()赋值给一个临时变量并将其传递给函数。 - Michael Burr

иҝҷеҫҲеҸҜиғҪжҳҜMSVCйҷ„еёҰзҡ„stdеә“зҡ„й—®йўҳгҖӮеҜ»жүҫй”ҷиҜҜжҠҘе‘ҠпјҢжҲ–иҖ…и®ҫзҪ®дёҖдёӘhttp://ssccr.org并жҸҗдәӨдёҖдёӘпјҹ - Yakk - Adam Nevraumont

你可以尝试使用以下代码：map.insert(std::move(std::make_pair(entity->getId(), std::move(entity)))); 或者尝试使用 std::forward。我之前也遇到过这个错误。我不记得我在VS2012中是如何解决它的，但我确定它涉及到了一个 forward 或 move。另一个选项是将 nullptr 插入到 map 中，然后使用索引运算符对其进行移动赋值。 - Brandon

它通过右值引用传递，这将把所有权从临时对象转移给map。这就是移动构造函数的作用。例如：std::unique_ptr<int> up(new int); std::unique_ptr<int> up2(std::move(up)); 将int指针的所有权从 up 转移到了 up2。 - Ryan Haining

Answer 1

错误是因为在代码的某个地方，map希望复制一个std::pair<int, std::unique_ptr<Entity>>，然而没有能够实现此操作的复制构造函数，因为unique_ptr不可复制。这是为了防止多个指针拥有相同的内存而明确不可能的。

因此，在std::move之前，没有办法使用不可复制的元素。

这里有一些解决方案。 然而，在c++11中，Map可以利用std::move来处理不可复制的值。

这是通过提供另一个插入运算符来完成的，该运算符重载以包括此签名：

template< class P > std::pair<iterator,bool> insert( P&& value );

这意味着一个能够转换为value_type的类的右值可以被用作参数。旧的insert仍然可用：

std::pair<iterator,bool> insert( const value_type& value );

这个插入实际上是复制了一个value_type的值，但由于value_type不可复制构造，这会导致错误。

我认为编译器选择了非模板重载，导致了编译错误。因为它不是一个模板，所以它的失败是一个错误。在至少gcc上，使用std::move的另一个插入是有效的。

下面是测试代码，用来检查你的编译器是否正确支持此功能：

#include <iostream>
#include <memory>
#include <utility>
#include <type_traits>

class Foo {
};

using namespace std;

int main() {
    cout << is_constructible<pair<const int,unique_ptr<Foo> >, pair<const int,unique_ptr<Foo> >& >::value << '\n';
    cout << is_constructible<pair<const int,unique_ptr<Foo> >, pair<const int,unique_ptr<Foo> >&& >::value << '\n';
}

第一行将输出0，因为复制构造无效。第二行将输出1，因为移动构造是有效的。

这段代码:

map.insert(std::move(EntityMap::value_type(entity->getId(), std::move(entity))));

应该调用move insert重载函数。

以下是代码:

map.insert<EntityMap::value_type>(EntityMap::value_type(entity->getId(), std::move(entity))));

真的应该打电话。

编辑：谜团继续，vc返回测试的不正确的11...

- user3125280

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在Linux上使用GCC和-std=c++14，我不需要对std::move()进行外部调用。无论是否对std::move()进行外部调用，它都可以正常工作。此外，在EntityMap::value_type前面可能需要关键字typename（取决于您的模板层次结构）。如果是这样，请考虑使用定义本地typedef来提高代码可读性。 - kevinarpe

我简直不敢相信在谷歌上找到展示std::unique_ptr与std::move()和std::map一起使用的C++代码示例是多么困难。太不可思议了。这个答案对于修复我的代码中的语法错误非常重要。 - kevinarpe

这个答案的关键是：避免调用 std::make_pair()，而是直接构造 EntityMap::value_type 的实例。 - kevinarpe

@kevinarpe map/set和非可复制的对象（如unique_ptr）的问题在于，当它们作为这些容器中的键时，它们只被视为const，并且在C++中存在一些障碍使得无法以非UB方式删除const不可复制对象——如果它们被移动而没有被编辑（它们是const），则析构函数将对容器中的对象调用一次，对移动的副本调用一次（由于const相同）。例如，智能指针会释放两次等。我在这里询问了相关问题：（https://dev59.com/W2Ei5IYBdhLWcg3wpdnJ） - user3125280

@kevinarpe 我认为使用 make_pair 应该没问题，因为一个临时变量会被绑定到通用引用作为右值 - 但我猜如果你不用 move 包装它，它可能会调用不同的重载函数。 - user3125280

当使用 std::make_pair() 时，我无法使上述代码工作（或非常相似的内容）。这些错误也可能是由于非 const 正确性引起的。 - kevinarpe

Answer 2

您的代码与以下内容配合使用：

int main() {
    EntityManager em;
    em.addEntity(std::unique_ptr<Entity>(new Entity(1)));

    return 0;
}

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然而这种方法很麻烦，我建议像下面这样定义addEntity:

void EntityManager::addEntity(Entity *entity) {
    if (entity == nullptr) 
        return;
    }

    map.insert(EntityMap::value_type(entity->getId(),
                std::unique_ptr<Entity>(entity)));
}

在HTML中，这句话的意思是“在插入时”。

em.addEntity(new Entity(...));

- Ryan Haining

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@Tips48 我不知道它可能是什么，或者确切来自哪里。你需要发布一个编译到你所遇到的错误的示例。 - Ryan Haining

这就是问题所在，它没有给出行号。 - Tips48

错误出在复制构造函数上 - 尽管unique_ptr不可复制构造，但它在代码中的某个地方被调用了 - 因此引用了“已删除”的函数（即复制构造函数）。 - user3125280

我没有可用的编译器/平台，但我假设Ty是值类型，KTy是键类型，因此当某个函数返回键和值的一对时，它会调用复制构造函数（您自己创建这样一对的调用是有效的，因为您使用std::move）- 让我想一想这个问题... - user3125280

以上的回答没有帮助。你当时在想什么？ - Tips48

Answer 3

我在使用VS 2017和msvc 14.15.26726时遇到了同样的问题。根据编译器错误日志，似乎与实例化过程中需要std::pair<_kT, _T>的复制构造函数有关。我不知道为什么，但是我发现一个有趣的观察结果（并且可以解决问题），即在map声明之前放置std::unique_ptr的声明，例如：

#pragma once

#include "Entity.h"

#include <map>
#include <memory>

class EntityManager {
private:
    typedef std::unique_ptr<Entity> EntityPtr;
    typedef std::map<int, EntityPtr> EntityMap;
    std::unique_ptr<Entity> aDummyStub; //<-- add this line
    EntityMap map;
//...
};

- DXZ

Answer 4

不确定这个解决方案是否也能帮到你，但当我在Visual Studio 2015（更新2）中从静态库切换到动态库时，我突然在一个私有的std :: map<int，std :: unique_ptr<SomeType>>数据成员上遇到了相同的错误。

由于使用模板数据成员与__declspec(dllexport)一起会产生警告（至少在MSVC中），我通过（几乎）应用PIMPL（私有实现）惯用语来解决了该警告。令人惊讶的是，C2280错误也以这种方式消失了。

在你的情况下，可以这样做：

class EntityManagerPrivate {
public:
    EntityMap map;
};

class EntityManager {
private:
    EntityManagerPrivate* d; // This may NOT be a std::unique_ptr if this class 
                             // shall be ready for being placed into a DLL
public:

    EntityManager();
    ~EntityManager();

   // ...
};

而在 .cpp 文件中：

EntityManager::EntityManager() :
    d( new EntityManagerPrivate() )
{
}

EntityManager::~EntityManager()
{
    delete d;
    d = nullptr;
}

// in all other methods, access map by d->map

请注意，对于真正的PIMPL，您必须将私有类移动到一个独立的头文件中，该头文件仅由.cpp引用。实际的头文件只会在包含后声明class EntityManagerPrivate;。 对于真正的PIMPL，私有类除了数据成员外还必须具有实现。

- Tim Meyer