创建 boost::shared_ptr 的深层副本

Question

我有两个 shared_ptr 向量；

typedef boost::shared_ptr <A> someptr;
std::vector<someptr>src;
std::vector<someptr>dest;

如果我使用 dest=src 进行复制，两个向量元素共享相同的内存位置，这会增加指针的引用计数。它们都指向公共位置，一个向量元素的任何变化都会影响另一个。我理解这是一个浅拷贝，这是预期的行为。

但是如果我想为不同内存位置的dest向量元素创建一个深拷贝，我应该怎么做？如何实现呢？

boost有实现这个的功能吗？

Answer 1

当然。最简单的：

#include <vector>
#include <memory>

struct T {};

int main() {
    std::vector<T> a{100};
    auto b = a; // deep copy all T
}

当然，您拥有shared_ptr 是有原因的。例如。当对象不可移动和/或运行时多态时。

---

进入指针容器

Boost Pointer Container 满足了这一需求。它允许您自定义克隆元素的方式（参见例如How does boost::ptr_vector deep copy the underlying objects? 或the docs）。

简单示例：Live On Coliru

#include <vector>
#include <memory>
#include <boost/ptr_container/ptr_vector.hpp>
#include <iostream>

struct Base {
  virtual ~Base() = default; // runtime polymorphic
  virtual char const* foo() const = 0;
};

struct T : Base {
  virtual char const* foo() const override { return "T"; }
};
struct U : Base {
  virtual char const* foo() const override { return "U"; }
};

static inline Base* new_clone(Base const& obj) {
    if (auto* p = dynamic_cast<T const*>(&obj))
        return new T{*p};
    if (auto* p = dynamic_cast<U const*>(&obj))
        return new U{*p};
    return nullptr;
}

int main() {
    boost::ptr_vector<Base> a;
    std::generate_n(std::back_inserter(a), 5, [] { return new T{}; });
    // polymorphic
    a.insert(a.begin()+2, new U{});

    auto b = a; // deep copy all elements, derived from Base

    // not sharing the instances:
    assert(&a.front() != &b.front());

    std::cout << "\na:";
    for (auto& el : a) std::cout << " " << el.foo(); 

    std::cout << "\nb:";
    for (auto& el : b) std::cout << " " << el.foo(); 
}

打印

a: T T U T T T
b: T T U T T T

---

std::vector<unique_ptr>

这在概念上相似，但需要您做更多的工作：

Live On Coliru

#include <algorithm>
#include <vector>
#include <memory>
#include <iostream>
#include <cassert>

struct Base {
  virtual ~Base() = default; // runtime polymorphic
  virtual char const* foo() const = 0;
};

struct T : Base {
  virtual char const* foo() const override { return "T"; }
};
struct U : Base {
  virtual char const* foo() const override { return "U"; }
};

struct Cloner {
    using Ptr = std::unique_ptr<Base>;
    Ptr operator()(Ptr const& pb) const {
        if (auto* p = dynamic_cast<T const*>(pb.get()))
            return std::make_unique<T>(*p);
        if (auto* p = dynamic_cast<U const*>(pb.get()))
            return std::make_unique<U>(*p);
        return nullptr;
    }
};

int main() {
    std::vector<std::unique_ptr<Base> > a;
    a.push_back(std::make_unique<T>());
    a.push_back(std::make_unique<U>());
    a.push_back(std::make_unique<T>());

    std::vector<std::unique_ptr<Base> > b;

    // deep copy all elements, derived from Base
    Cloner clone;
    std::transform(begin(a), end(a), back_inserter(b), clone);

    // not sharing the instances:
    assert(&*a.front() != &*b.front());

    std::cout << "\na:";
    for (auto& p : a) std::cout << " " << p->foo(); 

    std::cout << "\nb:";
    for (auto& p : b) std::cout << " " << p->foo(); 
}

打印：

a: T U T
b: T U T

vector<unique_ptr> 但“更容易”？

如果你愿意，你可以使用一些“魔法”来简化：

• 使用增强范围

  Live On Coliru

    // deep copy all elements, derived from Base
    auto b = boost::copy_range<upvec>(a | transformed(Cloner{}));
  

• 使用标准范围 (c++20)

  改用 Ranges v3，因为 to_vector 尚未标准化（还）

  Live On Compiler Explorer

    // deep copy all elements, derived from Base
    auto b = ranges::to_vector(a | ranges::views::transform(Cloner{}));
  

---

全自动：Boost PolyCollection

这不保留顺序，但它的优点是你不必想出克隆逻辑，并且可以按类型等进行智能迭代：

Live On Coliru

#include <boost/poly_collection/base_collection.hpp>
#include <memory>
#include <iostream>
#include <cassert>

struct Base {
  virtual ~Base() = default; // runtime polymorphic
  virtual char const* foo() const = 0;
};

struct T : Base {
  virtual char const* foo() const override { return "T"; }
};
struct U : Base {
  virtual char const* foo() const override { return "U"; }
};

int main() {
    using C = boost::poly_collection::base_collection<Base>;
    
    C a;
    a.insert(T{});
    a.insert(U{});
    a.insert(T{});

    // deep copy all elements, derived from Base
    auto b = a;

    // not sharing the instances:
    assert(&*a.begin() != &*b.begin());

    std::cout << "\na:";
    for (auto& p : a) std::cout << " " << p.foo(); 

    std::cout << "\nb:";
    for (auto& p : b) std::cout << " " << p.foo(); 
}

打印

a: U T T
b: U T T