std::list< std::unique_ptr<T> >：如何传递它

Question

假设我有一个std::list，其中包含class T的对象：

std::list<T> l;

当将其传递给函数时，我会使用引用：

someFunction( std::list<T> &l )

如何最好地传递（元素）一个std::list的unique_ptr？

std::list< std::unique_ptr<T> >  l;

就像这样：

someFunction( std::unique_ptr<T> ptr )

或者这个：

someFunction( T* ptr )

或者这个：

someFunction( T &ref )

如果使用 std::list 的 back() 函数，我该如何称呼它？这些在我看来都是“类似”的，但我肯定漏掉了什么。

谢谢。

- rubenvb

Answer 1

按照从好到差的顺序依次排列：

1. someFunction(const T&)；
2. someFunction(T&)；
3. someFunction(const std::unique_ptr<T>&&)；
4. someFunction(std::unique_ptr<T>&&)。

第一个是最好的，因为它不会修改对象，并且无论你如何分配对象，它都能使用它（例如，你可以毫不费力地切换到 shared_ptr）。

第二个也能够使用任何智能指针，但它假设你可以修改对象，而当你可以将某些东西设为 const 时，你就应该这样做。

第三和第四两者允许所指向的对象被改变，然而 #3 不允许智能指针被更改，而 #4 则可以。两者的劣势在于它们强制使用 unique_ptr，而前面两个则无论智能指针类型如何都能够正常工作。

像其他示例中一样以值传递 unique_ptr 不是一个选项；unique_ptr 应该是唯一的。如果你需要拷贝它，请考虑使用 shared_ptr。

对于前两个，如果你将其应用于 back() 的结果，它将看起来像：

someFunction(*(lst.back()));  // dereference lst.back() before passing it in.

对于后两种情况，如果您在back()的结果上调用它，它将如下所示：

someFunction(lst.back()); // pass the smart pointer, not the object to
                          // which the smart pointer currently points.

- Michael Aaron Safyan

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感谢您的深入解释。因此，智能指针不需要特殊的语义（除了解引用）。我知道const的东西，但在这种情况下，我需要修改传递进来的T对象。 - rubenvb

Answer 2

不要通过值传递unique_ptr，首先它不会编译而不使用std::move，如果您使用了std::move，它会清空您在list中存储的值，您将无法再访问它。

这是因为unique_ptr不可复制，它没有类型为unique_ptr::unique_ptr(const unique_ptr<T>& other)的复制构造函数，而只有一个移动构造函数（unique_ptr::unique_ptr(unique_ptr<T>&& source)）。

- Motti

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我从相反的需求得到了这里：如何将unique_ptr从列表中弹出，因为当前的API需要复制(auto res = list.back(); list.pop_back(); return res;)，所以你回答了我的问题：将值从back指针中移动，然后弹出空指针。 - Guss

Answer 3

unique_ptr以及包含unique_ptr的类/实例可以用于std::list（和其他容器），前提是它们定义了移动构造函数 class_name(class_name &&)（unique_ptr当然已经有了）。

当你传递这些元素时，你总是在移动（而不是复制）它们，所以你总是在lvalues上使用std::move()，就像这样：
my_list.push_back(std::move(my_element));
这使得你传递（=移动）元素到列表中，并且在该操作之后my_element就像空的unique_ptr一样“为空”。

示例：

typedef std::unique_ptr<uint8_t[]> data_ptr;

class data_holder
{
private:
    int something_about_data;
    data_ptr data;
public:
    data_holder(data_ptr && _data)
        : data(std::move(_data))
    {}

    // hey compiler, please generate a default move constructor for me
    // despite of present destructor
    data_holder(data_holder &&) = default;

    ~data_holder()
    {
        // ...
    }

    bool is_empty() const { return ! bool(data); }
}

// ...
{
    // ...
    data_holder the_element(data_ptr(new uint8_t[DATA_SIZE]));

    // move the_element into the_list
    the_list.push_back(std::move(the_element));
    if (the_element.is_empty())
        std::cerr << "data_holder 'the_element' is now empty!" << std::endl;
    // ...
}

- Zrin