将 std::vector<std::unique_ptr<T>> 移动到 std::vector<std::shared_ptr<T>>。

Question

有时候我们会有这样一种情况，我们有一个工厂生产std::unique_ptr向量，后来我们想在类/线程/等之间共享这些指针。因此，最好使用std::shared_ptr。当然，有一种方法可以将std::unique_ptr转换为std::shared_ptr。

std::shared_ptr<int> sharedV;
std::unique_ptr<int> uniqueV(new int(2));

sharedV = std::move(uniqueV);

那么有没有一种简单的方法可以使用标准集合来完成这样的事情呢？

- Amadeusz

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因此最好使用std::shared_ptr。这些东西需要参与所有权吗？如果不需要，您可以通过引用传递向量。 - NathanOliver

@NathanOliver 对于某些特定情况，我们希望共享这些指针的所有权。不要过度热衷 :) - Amadeusz

Answer 1

你可以使用来自<algorithm>的std::move移动一定范围的元素。它的行为与std::copy非常相似，但是是移动元素而不是复制。下面的示例将会把所有在uniqueV中的unique_ptr移动到sharedV中。执行完示例后，uniqueV的元素都将变成nullptr。

#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <memory>
#include <vector>

int main()
{

    std::vector<std::shared_ptr<int>> sharedV;
    std::vector<std::unique_ptr<int>> uniqueV;

    uniqueV.emplace_back(std::make_unique<int>(42));

    std::move(uniqueV.begin(), uniqueV.end(), std::back_inserter(sharedV));    

    return 0;
}

- François Andrieux

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建议使用[比较啰嗦但更高效的]sharedV.insert(sharedV.end(), std::make_move_iterator(uniqueV.begin()), std::make_move_iterator(uniqueV.end()))。 - Barry

@Barry 我之前不知道 std::make_move_iterator，非常有趣。我不太想将该解决方案附加到我的答案中，我觉得它应该是一个独立的答案。 - François Andrieux

好的，如果你坚持 :) - Barry

Answer 2

除了 François Andrieux 的回答，std::vector 还有一个可迭代的insert() 成员函数。直接传递您的 unique_ptr 向量的迭代器是行不通的，但有一种方法可以将这些迭代器的反引用从左值转换为X值：std::move_iterator 和相应的工厂函数：std::make_move_iterator：

sharedV.insert(sharedV.end(),
    std::make_move_iterator(uniqueV.begin()),
    std::make_move_iterator(uniqueV.end()));

使用insert()可能比使用std::back_inserter更有效的原因是，insert()在前期就知道结果的大小，所以最多只需要进行一次分配，然后在执行插入操作时无需进行大小检查。

为了解决这个问题，建议使用名为extend()的基于范围的重载函数。

template <class T, class Range>
void extend(std::vector<T>& dst, Range&& range) {
    using std::begin; using std::end;
    if constexpr (std::is_lvalue_reference<Range>{}) {
        dst.insert(dst.end(), begin(range), end(range));
    } else {
        dst.insert(dst.end(),
            std::move_iterator(begin(range)), std::move_iterator(end(range)));
    }
}

这是 C++17 的语法，但在 C++14 中也可以轻松实现。只是需要打更多的字。你可以这样编写代码：

extend(sharedV, std::move(uniqueV));

- Barry

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我发现先调整目标向量的大小，然后再使用移动算法（或for循环）更易于阅读。在这种情况下，这样做应该同样有效。 - MikeMB

实现者可以使用back_inserter进行相同的优化，对吗？ - GManNickG

@GManNickG 怎么做呢？通过为每个算法添加一个输出迭代器的重载吗？我猜这是可能的，但似乎不是特别实用。 - Barry

@Barry：我在想，如果迭代器是随机访问迭代器，输出迭代器是back_inserter，实现可以额外检查back_inserter中的容器是否可以“reserve”，如果可以，调用“reserve(std::distance(begin, end))”。然后像平常一样继续传递。这应该都可以在编译时完成。浏览了一下我最喜欢的实现，似乎并没有这样做。 - GManNickG

虽然仔细考虑后，move允许的操作可能会在异常方面直接禁止这种情况。无意义地改变容量可能是不可取的。 - GManNickG