C++中的unique_ptr和map

Question

我正在尝试在 map 中使用 C++0x 的 unique_ptr 类，如下所示：

// compile with `g++ main.cpp -std=gnu++0x`

#include <string.h>    
#include <map>
#include <memory>

using namespace std;

struct Foo {
    char *str;    
    Foo(char const *str_): str(strdup(str_)) {}
};

int main(void) {
    typedef std::map<int, unique_ptr<Foo>> Bar;
    Bar bar;
    auto a = bar.insert(Bar::value_type(1, new Foo("one")));
    return 0;
}

然而，GCC给我以下错误（简化了一下，我认为这是相关的部分，请在您自己的C++编译器上进行测试）：

main.cpp:19:   instantiated from here
/usr/include/c++/4.4/bits/unique_ptr.h:214: error: deleted function ‘std::unique_ptr::unique_ptr(const std::unique_ptr&) [with _Tp = Foo, _Tp_Deleter = std::default_delete]’
/usr/include/c++/4.4/bits/stl_pair.h:68: error: used here

我真的不确定我做错了什么，这在MSVC上运行正常。我找到了非常相似的问题，看起来类似，但它们的解决方法对我不起作用。

matt@stanley:/media/data/src/c++0x-test$ gcc --version
gcc-4.4.real (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3

- Matt Joiner

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不是答案，但Foo应该有一个析构函数来释放str，因为strdup会分配内存并将str_复制到该内存中。 - Lou Franco

无论何时官方发布，它都是C++0x。正如Stroustrup所说，把x想象成十六进制即可 :) - Armen Tsirunyan

@Loy Franco：是的，我知道，下一步就是实现它，但我从来没有做到这一步（这只是我遇到的一个更大问题的简化提取）。 - Matt Joiner

你应该添加一个析构函数 Foo::~Foo，释放内存并显式禁用任何复制。 - sellibitze

Answer 1

首先：你的Foo类是std::string的一个非常糟糕的近似。我预测会有很多内存泄漏。（搜索“三法则”）

其次：出于安全原因，指针不能隐式转换为unique_ptr对象。但是，模板化的pair构造函数要求参数能够隐式转换为相应的值类型。GCC似乎允许这样做，但这是一个错误。您必须手动创建unique_ptr对象。不幸的是，C++0x草案缺少以下非常有用的函数模板，它可以简化临时unique_ptr对象的创建。它也是异常安全的：

template<class T, class...Args>
std::unique_ptr<T> make_unique(Args&&... args)
{
    std::unique_ptr<T> ret (new T(std::forward<Args>(args)...));
    return ret;
}

此外，让我们使用新的emplace函数而不是insert：

auto a = bar.emplace(1,make_unique<Foo>("one"));

< p > emplace 将两个参数转发到相应的pair构造函数中。

你目睹的实际问题是，尽管unique_ptr对象仅“可移动”，但pair构造函数仍然尝试复制它。看起来GCC对C++0x的支持还不够好，无法正确处理这种情况。据我所知，根据当前标准草案（N3126），我上面的代码应该可以工作。

编辑：我刚刚尝试了以下解决方法，使用实验性的C++0x模式下的GCC 4.5.1：

map<int,unique_ptr<int> > themap;
themap[42].reset(new int(1729));

这也应该在即将推出的标准中起作用，但GCC也拒绝了它。看起来你必须等待GCC支持在映射和多映射中使用unique_ptr。

- sellibitze

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@Matt：嗯，这个问题我也无能为力。在映射类型中使用std::unique_ptr应该是可以的，但GCC目前还无法处理。你可以提交一个错误报告。 - sellibitze

感谢您提供出色的答案。当GCC添加支持后，我将能够测试并给予+1！ - Matt Joiner

我也遇到了这个问题。感谢您详细的说明，省去了我很多烦恼。 - Neil G

这似乎也是在 Clang 3.6.2 中的一个问题。 - dashesy

Answer 2

我不相信在使用map::insert时能够正确使用unique_ptr。这是它的GCC错误：Bug 44436 - [C++0x] Implement insert(&&) and emplace* in associative and unordered containers。看起来这个问题可能已经在GCC 4.6中得到解决，但它不能从SVN在vanilla Ubuntu 10.04.1上构建以确认。

更新0

截至GCC svn r165422（4.6.0），这仍然无法正常工作。

- Matt Joiner

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有关的代码在 GCC 4.6.1 上运行，只需进行一些小修改（添加一个显式转换为 unique_ptr<Foo>）。 - Rotsor

Answer 3

我刚刚在gcc 4.6.0中尝试了unique_ptr。这里有一些（非常丑陋的）代码，可以正确运行：

std::map<int, std::unique_ptr<int> > table;
table.insert(std::pair<int, std::unique_ptr<int>>(15, std::unique_ptr<int>(new int(42))));
table[2] = std::move(table[15]);
for (auto& i : table)
{
    if (i.second.get())
        printf("%d\n", *i.second);
    else
    {
        printf("empty\n");
        i.second.reset(new int(12));
    }
}
printf("%d\n", *table[15]);

输出为 42，空，12 - 所以显然它是有效的。就我所知，唯一的“问题”似乎就是那个糟糕的插入命令。在gcc 4.6.0中没有实现“emplace”。

- karadoc

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+1 至少插入和对转换构造函数似乎按预期工作（转换，因为value_type是pair<const int，....）。但是仍存在与异常安全性有关的轻微问题。通常，动态分配对象并使用该指针初始化unique_ptr应该是连续的操作。但是C ++不保证在哪个顺序下子表达式被评估。这就是为什么我使用make_unique作为函数调用的原因。这样，就有两个额外的序列点。 - sellibitze

Answer 4

请尝试使用 map 的 emplace 方法。

- M.H.