在容器中使用智能指针的原因

Question

写得简单我想问“使用智能指针的好理由是什么？” 前std::unique_ptr

但是，我并不是在询问使用智能指针的原因而不是常规（哑）指针。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 的类（或结构）使用

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

而不是

1. 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 而不是选项 2？

Answer 1

这其实是个好问题。

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，如果您想在容器中保存派生对象，则不能拥有std::queue<MyObject>。一个选项是unique_ptr，另一个是reference_wrapper

• 包含的对象是从容器外部引用 (*) 的。根据容器的不同，它保存的元素可以移动，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，无论容器如何处理它（ofc，只要 unique_ptr 还活着）。
  在Objects 的以下示例中，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“reference”的英文意思，而不是 C++ 类型。引用对象的任何方式（例如通过原始指针）

Answer 2

用例：您希望在 std::vector 中存储具有常量索引的内容，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的对象并设置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对象，则该对象的索引更改为-1之后的所有索引。

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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内存（例如在打包或 从硬件设备中解压数据。）
3. 它们允许对象引用（函数或数据对象）
4. 它们允许您（通过 API）操作对象，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。 在C++中多态主要分为两种：

• 编译时多态性

这种类型的多态是通过函数重载或运算符重载来实现的。

• 运行时多态性

这种类型的多态是通过函数覆盖实现的，如果我们要使用基类来使用这些函数，就必须使用指针而不是对象。