是否可以从集合中提取元素而不复制它？答案

【问题标题】：Is it possible to extract an element from a set without copying it?是否可以从集合中提取元素而不复制它？
【发布时间】：2018-04-13 21:55:10
【问题描述】：

这类似于Moving elements out of an associative container，但不完全相同。考虑以下函数 pop 从容器中移除元素并返回它：

#include <utility>
#include <vector>
#include <set>
#include <memory>
#include <iostream>

using namespace std;

template<typename T>
typename T::value_type pop(T &collection)
{
    auto it = collection.begin();
    auto value = move(*it);
    collection.erase(it);
    return move(value);
}

int main()
{
    vector<unique_ptr<int>> v;
    v.push_back(make_unique<int>(1));
    v.push_back(make_unique<int>(2));
    cout << "pop(v): " << *pop(v) << endl;  // prints "pop(v): 1"
    set<unique_ptr<int>> s;
    s.insert(make_unique<int>(1));
    s.insert(make_unique<int>(2));
    // cout << "pop(s): " << *pop(s) << endl;  // This does not compile
    return 0;
}

显然，注释行无法编译，因为 set、unordered_set 等关联容器的迭代器仅提供 const 对元素的访问（我确实理解这样做的原因）和 @987654327 @ 无法复制。但是，正如您所知，在这种情况下移动值是“合法的”，因为我实际上是从容器中删除它（因此它不需要是不可修改的），所以问题是，有没有办法实现这个以安全、合法的方式？或者从集合中提取元素是否必然涉及副本？我想我可以const_cast 并且它可能会工作，但据我所知，那将是 UB。这对于重型类型来说很麻烦，但对于不可复制的类型来说更是如此，一旦它们被插入到集合中就会永远被“监禁”。

【问题讨论】：

问题在于容器是如何实现的。将元素移出集合会在其内部数据结构中留下一个“洞”。由于迭代器对其关联容器一无所知，因此迭代器无法要求集合擦除已移动的元素并修补漏洞；只会有一个内部 "set::node" 包含无效数据。
这个例子不能按原样工作，这让我很困扰。我明白为什么它没有，但正如你所描述的，从使用的角度来看，没有实际的逻辑原因。因此，这种限制是一个巨大的抽象泄漏，坦率地说，引入新的节点处理功能并不能解决这个问题（从完美主义者的角度来看）。这就是 C++ 做得不好的地方。

标签： c++ set move-semantics

【解决方案1】：

C++17 为关联容器引入了node_handles。它们允许从关联容器中删除元素而不复制它们。特别是，您希望的行为可以通过extract 函数实现：

#include <utility>
#include <vector>
#include <set>
#include <memory>
#include <iostream>

using namespace std;

template<typename T>
typename T::value_type pop(T &collection)
{
    auto node = collection.extract(begin(collection));
    return move(node.value());
}

int main()
{
    set<unique_ptr<int>> s;
    s.insert(make_unique<int>(1));
    s.insert(make_unique<int>(2));
    cout << "pop(s): " << *pop(s) << endl;
    return 0;
}

【讨论】：