将键移出 std::map<> &&

Question

我希望有一个名为getKeys()的函数，可以从map中获取不可复制的键：

class MyObj {
  // ... complex, abstract class...
};

struct Comparator { bool operator()(std::unique_ptr<MyObj> const &a, std::unique_ptr<MyObj> const &b); };

std::vector<std::unique_ptr<MyObj>> getKeys(std::map<std::unique_ptr<MyObj>, int, Comparator> &&map) {
  std::vector<std::unique_ptr<MyObj>> res;
  for (auto &it : map) {
    res.push_back(std::move(it.first));
  }
  return res;
}

但是它没有起作用，因为 it (.first) 中的键是 const。有什么建议如何解决？注意：在我们的环境中，我不允许使用 C++17 函数 std::map::extract()。

是否可以使用 const_cast，因为 map 将被销毁？

res.push_back(std::move(const_cast<std::unique_ptr<MyObj> &>(it.first)));

我希望避免克隆MyObj。

我知道为什么std::map容器的键不能被修改，但如果这个map在键被修改后立即被销毁，是否仍然不允许修改键？

- Jarek C

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你能从 std::unique_ptr 切换到 std::shared_ptr 吗？ - Daniel Langr

请看下面我如何解决这个问题的答案。 - Jarek C

Answer 1

是的，它仍然是不允许的。如果您只打算在销毁映射后使用，则对键进行非const访问可能是安全的，但是按照标准并不能保证其安全性，且std::map接口也没有提供任何适用于右值引用的规则放松。

C++17以后，std::map提供了extract()函数，可以完全将一个键值对从映射中移除并将其作为“节点句柄”返回。此节点句柄提供对键的非const访问权限。因此，如果您将指针从该节点句柄中move出去，则最终的销毁将会发生在一个空指针上。

例如：

#include <utility>
#include <memory>
#include <vector>
#include <map>

template <typename K, typename V>
std::vector<K> extractKeys(std::map<K, V> && map)
{
    std::vector<K> res;
    while(!map.empty())
    {
        auto handle = map.extract(map.begin());
        res.emplace_back(std::move(handle.key()));
    }
    return std::move(res);
}

int main()
{
    std::map<std::unique_ptr<int>, int> map;
    map.emplace(std::make_pair(std::make_unique<int>(3), 4));

    auto vec = extractKeys(std::move(map));

    return *vec[0];
}

- Sneftel

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删除一个又一个键很可能会导致树重新平衡的次数相当多。但是这似乎是唯一完全合法的方法来再次获取这些键... - Aconcagua

@Aconcagua 同意。我认为在这种情况下，我可能会使用const_cast的组合，并希望一切顺利。:-D - Sneftel

你有没有注意到OP不能使用C++17？我觉得他/她知道std::map::extract，只是不能使用它。你回答的第二部分对我来说完全是多余的，包括整个代码。(还要注意你的extractKeys函数只接受默认比较器和分配器模板参数的map，这不是OP的情况。) - Daniel Langr

不好意思，我错过了原帖中的那一部分（但请记住，SO的答案应该是普遍适用的，而不仅仅适用于原问题提出者）。这段代码旨在说明技术，而不是直接使用。 - Sneftel

它们应该适用于问题。 - Lightness Races in Orbit

Answer 2

注意：在我们的环境中，我不允许使用C++17函数std :: map :: extract()。

可惜 - 它被引入就是为了解决这个问题。

是否可以使用const_cast，因为映射将被销毁？

不可以。

我想避免克隆MyObj。

抱歉，您至少需要克隆键。

我知道为什么不能修改std :: map容器的键，但是对于一个在关键字修改后立即被销毁的映射，它是否仍然被禁止？

是的。

映射的内部机制无法知道其命运。

- Lightness Races in Orbit

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关于 const_cast：在其生命周期内尝试修改常量对象的任何操作都会导致未定义的行为。。 - Daniel Langr

Answer 3

经过一些分析，答案说服了我应该避免使用const_cast。我意识到我的map的使用在代码中相当孤立，因此我可以进行小的重构以避免const问题。

这是结果：

class MyObj {
  // ... complex, abstract class...
};

struct Comparator { bool operator()(MyObj const *a, MyObj const *b); };

// key is a pointer only, value holds the key object and the effective "value"
struct KeyAndVal { std::unique_ptr<MyObj> key; int val; };
using MyMap = std::map<MyObj *, KeyAndVal, Comparator>;

// Example how emplace should be done
auto myEmplace(MyMap &map, std::unique_ptr<MyObj> key, int val) {
  auto *keyRef = key.get();  // to avoid .get() and move in one expr below
  return map.emplace(keyRef, KeyAndVal{ std::move(key), val });
}

std::vector<std::unique_ptr<MyObj>> getKeys(MyMap map) {
  std::vector<std::unique_ptr<MyObj>> res;
  for (auto &it : map) {
    res.push_back(std::move(it.second.key));
  }
  // here 'map' is destroyed but key references are still valid
  // (moved into return value).
  return res;
}

- Jarek C