vector<unique_ptr> 使用 push_back 调整大小 - 它是如何工作的？

Question

据我了解，当将内容 push_back 放入向量时，有时它必须分配一个新的内存块，从而将所有元素从旧内存块复制到其中，调用它们的析构函数。由于 unique_ptr 析构函数删除了拥有的内存，它们怎么可能与向量一起使用？ 在向量中使用 unique_ptr 是否安全？ 是不是比普通指针慢？

Answer 1

根据cppreference，std::unique_ptr 的用例之一是在“移动感知容器”中使用，例如std::vector。这意味着std::vector<T> 足够聪明，可以检测到T 何时可移动，std::unique_ptr 就是这种情况，并在调整向量大小时使用移动构造函数。

Answer 2

使用移动语义可以将 unique_ptr 从一个位置移动到另一个位置。这将避免在指针使用std::move 从一个内存位置“移动”到另一个内存位置时破坏指针所保存的数据。

这有点像在向量增长时从旧向量数组到新内存位置执行浅拷贝。

Answer 3

导致将所有元素从旧内存块复制到其中，调用它们的析构函数。由于 unique_ptr 析构函数删除了拥有的内存，它们怎么可能与向量一起使用？

事实上，它不再是严格地复制元素，它是移动。对于没有隐式或显式移动构造函数的类型，也是如此。但是对于unique_ptrs，这意味着新的unique_ptrs 是在新分配的内存中构造的，给定对“旧”unique_ptrs 的右值引用。他们的移动构造函数做了正确的事，即将所有权从旧的unique_ptrs 转移到新的unique_ptrs，让旧的为空，因此在销毁时不会删除任何内容。

在向量中使用 unique_ptr 是否安全？

只要您尊重语言规则和“C++ 常识”，使用unique_ptrs 无处不在 是省事。这意味着，您必须明确 做一些愚蠢的事情来破坏unique_ptrs 的安全行为。其中包括例如假装将拥有对象的所有权赋予另一个智能指针：

unique_ptr<T> ptr1 {new T()};
unique_ptr<T> ptr2 {ptr1.get()}; //two unique_ptr's owning the same object...

或涉及reinterpret_cast、memcpy、memset 或其他不尊重 C++ 对象生命周期的破坏性操作。

它比普通指针慢吗？

也许吧。与复制原始指针（即将原始指针设置为零）相比，移动unique_ptr 显然会涉及一些小的开销。但是是否可以优化该开销取决于您的编译器和优化器。与以往一样，请咨询您的分析器以评估它是否变慢以及放慢是否重要。我打赌不会，考虑到智能指针会给你带来的安全性，永远不要询问unique_ptr 的性能。

旁注：如果您事先知道向量的大小，请记住使用vector::reserve()。它将为您节省unique_ptrs 的重新分配和移动。如果你只知道你的向量的大概大小，不要小题大做——unique_ptrs 不是很大（通常和原始指针加上删除器一样大，可能会也可能不会优化掉），所以除非你真的有严格的内存限制，否则多保留几个百分点不会有什么坏处。