如何构造具有“unique_ptr”作为成员变量的对象的“std::vector”？

Question

我想要一个unique_ptr 作为类变量来支持多态性。我已经构建了类，但我不能使用 std::vector 构造函数，因为 std::unique_ptr 复制构造函数已被明确删除。这是一个抽象的例子：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>

using namespace std;

class Animal {

protected:
    std::string noise = "None";
public:
    Animal() = default;

    virtual std::string getNoise() {
        return noise;
    }

};

class Duck : public Animal {
public:
    Duck() {
        noise = "Quack!";
    }
};

class Dog : public Animal {
public:
    Dog() {
        noise = "Woof!";
    }
};

typedef std::unique_ptr<Animal> AnimalPtr;


class Zoo {
public:
    AnimalPtr animalPtr;

    explicit Zoo(AnimalPtr animalPtr) : animalPtr(std::move(animalPtr)){};

    explicit Zoo(const Animal& animal) : animalPtr(std::make_unique<Animal>(animal)){};

    const AnimalPtr &getAnimalPtr() const {
        return animalPtr;
    }

};

int main() {

    Zoo zoo1((Dog()));
    Zoo zoo2((Duck()));

    std::vector<Zoo> zoos = {zoo1, zoo2}; // error, Call to implicitly-deleted copy constructor of 'const Zoo'

    return 0;
};

我可以改用std::shared_ptr 来解决这个问题，但有些事情告诉我这不是允许共享所有权的正确原因。所以我的问题是解决这个问题的正确方法是什么？ （即允许我构造一个std::vector 的animals。

Answer 1

class Zoo {
public:
AnimalPtr animalPtr;

explicit Zoo(AnimalPtr animalPtr) : animalPtr(std::move(animalPtr)) {};

explicit Zoo(const Animal& animal) : animalPtr(std::make_unique<Animal>(animal)) {};

Zoo(const Zoo& obj) : animalPtr(make_unique<Animal>(*obj.animalPtr)) {}

const AnimalPtr &getAnimalPtr() const {
    return animalPtr;
}

};

如果您像上面提到的那样声明复制构造函数，那么文件将成功编译，保持下面的语句不变。

std::vector<Zoo> zoos = { zoo1, zoo2 };

Answer 2

自 C++11 起，std::vector 可以完美容纳无法复制的对象。然而，并非向量的所有方法都可以使用。特别是您正在调用的 initializer_list 构造函数来初始化您的向量，我承认，不允许它们是反直觉的。在当前标准中intializer_list 总是通过复制而不是移动工作，我想这可能会在以后改变。这是构造函数签名：

vector(std::initializer_list<T> init, const Allocator& alloc = Allocator());

无论如何，通过不将zoo1 和zoo2 包装为std::move，您要求它复制zoo1 和zoo2 以构建std::initializer_object

但是你仍然可以使用不需要值可复制的默认构造函数，然后做一些push_backs，比如

std::vector<Zoo> zoos;
zoos.push_back(std::move(zoo1));
zoos.push_back(std::move(zoo2));

正如rustyx 回答中提到的，还可以使用emplace_back 直接从向量内的任何Animal 构建您的Zoo 对象，而不是将已经构建的Zoo 移动到内部

Answer 3

因为动物指针的所有权是 Zoo 类（一个唯一的所有者）。 “复制构造” Zoos 的向量并没有真正意义（您必须将 Zoo 实例移动到向量中）。 为什么不简单地声明：

std::vector<Zoo*> zoos = {&zoo1, &zoo2};

Answer 4

问题在于向量构造中的initializer-list 会生成副本，因为初始化器列表通过常量引用传递元素。

您可以通过手动添加元素来绕过它：

std::vector<Zoo> zoos;
zoos.emplace_back(Dog());
zoos.emplace_back(Duck());