嵌套可移动对象的 std::containers答案

【问题标题】：Nesting std::containers of movable objects嵌套可移动对象的 std::containers
【发布时间】：2020-07-30 20:18:31
【问题描述】：

我有一个班级NoCopy，可移动，但不可复制。

我需要制作一个 NoCopy 的 3 个队列的向量。我可以创建一个空的，但是没有办法添加任何元素。

我可以创建一个std::vector<NoCopy> 或std::queue<NoCopy> 并填充它们。但不适用于std::vector<std::queue<NoCopy>>。

MWE：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>

class NoCopy{
public:
    NoCopy() = default;
    NoCopy& operator = (const NoCopy&) = delete;
    NoCopy(const NoCopy&) = delete;

    NoCopy(NoCopy&&) = default;
    NoCopy& operator = (NoCopy&&) = default;

};
using QNC = std::queue<NoCopy>;

int main(void) {
    QNC q;
    q.push(std::move(NoCopy()));

    std::vector<NoCopy> ncvec;
    ncvec.emplace_back();

    std::cout << "Queue size " << q.size() << ", vector size: " << ncvec.size() << std::endl;

    std::vector<QNC> qvec;
    //????

    return 0;
}

有什么想法吗？

【问题讨论】：

您可以从三个空队列的向量开始，然后填充它们或将它们与现有队列交换：std::vector<QNC> qvec(3); qvec[0].swap(q); qvec[1].push(NoCopy());
问题似乎是vector需要noexcept移动语义，而std::queue不会从底层值传播自己的移动语义'noexcept-ness
@SamVarshavchik Ditto. this workaround 合法吗？
可以使用ncvec.emplace_back(q)，emplace_back()使用移动语义。
@SamVarshavchik：它确实传播了这一点，但这还不够好；我写了一个答案。

标签： c++ containers movable

【解决方案1】：

默认情况下，std::queue 基于std::deque，不保证nothrow-movable。其他合适的标准容器std::list 也不是；这些规则允许始终分配至少一个节点/块的实现。 std::vector 在移动可能抛出时使用副本重新分配（以保证异常安全），除非该类型根本不可复制，并且这两个容器也不会从其元素类型传播 non-copyability但如果你尝试就会失败。最后一个可以说是标准中的一个缺陷，因为对这种传播的期望不断提高，但修复它与对 incomplete 类型的支持不兼容：

struct Node {
  std::vector<Node> children;
  // …
};

请注意，libstdc++ 和 libc++确实都使这两个容器不可移动（在每种情况下都是从版本 9 开始），这是允许的扩展，但 MSVC 的 STL 不允许。

您仍然可以使用std::vector<QNC> v(3);；构造函数“知道”重新分配从来没有必要。或者您可以提供一个不可复制或不可移动的包装器（例如，一个派生自std::queue 的类）；前者将放弃std::vector 的异常安全性，而后者将调用std::terminate 如果移动底层容器确实抛出。

【讨论】：

感谢您的严谨分析，非常感谢！最终，std::vector<QNC> v(3); 为我工作，我希望我永远不必调整矢量的大小，否则我将不得不包装它。我没有弄清楚这一点的一个原因值得一提：我将std::vector<QNC> qvec 作为另一个类的成员变量，并尝试在头文件中默认初始化它。这种初始化只允许{x};或=x;初始化，如果结果是非初始化列表调用，我倾向于避免使用大括号std::vector<QNC> qvec {3};。
@OndřejNavrátil：谨慎使用列表初始化是有意义的。它可能有点冗长，但你总是可以在课堂上写T mem=T(3);；从 C++17 开始，这甚至不需要可移动性。