在容器中使用智能指针的原因

Question

简单写我想问“使用智能指针的好理由是什么？” 对于前std::unique_ptr

但是，我并不是在询问使用智能指针而不是常规（哑）指针的原因。 我想每个人都知道，或者快速搜索可以找到原因。

我要问的是这两种情况的比较：

给定一个名为MyObject的 class （或结构）使用

1. std:queue<std::unique_ptr<MyObject>>queue;

而不是

2. std:queue<MyObject> queue;

（可以是任何容器，不一定是队列）

为什么有人应该使用选项 1 而不是 2？

Answer 1

这实际上是一个好问题。

我能想到的原因有几个：

• 多态性仅适用于引用和指针，不适用于值类型。 因此，如果您想将派生对象保存在容器中，则不能拥有std::queue<MyObject> 。 一个选项是unique_ptr ，另一个是reference_wrapper

• 包含的对象从容器外部引用 (*)。 根据容器的不同，它包含的元素可以移动，从而使之前对它的引用无效。 例如std::vector::insert或容器本身的移动。 在这种情况下， std::unique_ptr<MyObject>确保引用是有效的，不管容器对它做了什么（ofc，只要unique_ptr是活动的）。
  在下面的Objects示例中，您可以在队列中添加一堆对象。 但是，其中两个对象可能是特殊的，您可以随时访问这两个对象。

   struct MyObject { MyObject(int); }; struct Objects { std::queue<std::unique_ptr<MyObject>> all_objects_; MyObject* special_object_ = nullptr; MyObject* secondary_special_object_ = nullptr; void AddObject(int i) { all_objects_.emplace(std::make_unique<MyObject>(i)); } void AddSpecialObject(int i) { auto& emplaced = all_objects_.emplace(std::make_unique<MyObject>(i)); special_object_ = emplaced.get(); } void AddSecondarySpecialObject(int i) { auto& emplaced = all_objects_.emplace(std::make_unique<MyObject>(i)); secondary_special_object_ = emplaced.get(); } };

(*) 我在这里使用“参考”的英文含义，而不是 C++ 类型。 引用 object 的任何方式（例如通过原始指针）

Answer 2

用例：您希望将某些内容存储在具有常量索引的std::vector中，同时能够从该向量中删除对象。

如果你使用指针，你可以删除一个指向 object 并设置vector[i] = nullptr ，（并且稍后检查它）这是你在存储对象本身时不能做的事情。 如果您要存储对象，则必须将实例保留在向量中并使用标志bool valid或其他东西，因为如果您要从向量中删除 object，则该对象的索引更改为 -1 后的所有索引。

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注意：如对此答案的评论中所述，如果您有权访问 C++17 或更高版本，则可以使用std::optional进行归档。

Answer 3

第一个声明生成一个带有指针元素的容器，第二个声明生成纯对象。

以下是在对象上使用指针的一些好处：

1. 它们允许您创建动态大小的数据结构。
2. 它们允许您直接操作 memory（例如在从硬件设备打包或解包数据时。）
3. 它们允许 object 引用（函数或数据对象）
4. 它们允许您操作对象（通过 API），而无需了解对象的详细信息（API 除外。）
5. （原始）指针通常与 CPU 寄存器很好地匹配，这使得通过指针解引用值变得高效。 （C++“智能”指针是更复杂的数据对象。）

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此外，多态性被认为是面向对象编程的重要特征之一。 C++中的多态性主要分为两种：

• 编译时多态性

这种类型的多态性是通过 function 重载或运算符重载来实现的。

• 运行时多态性

这种类型的多态性是通过 Function 覆盖实现的，如果我们想使用基础 class 来使用这些函数，则必须使用指针而不是对象。