为什么 `std::priority_queue::top()` 不能返回非常量引用？答案

【问题标题】：Why can't `std::priority_queue::top()` return a non-const reference?为什么 `std::priority_queue::top()` 不能返回非常量引用？
【发布时间】：2020-07-31 00:31:39
【问题描述】：

我需要维护一个大对象（T 类型）的优先级队列 @987654321@。由于这些对象的复制成本很高，我希望能够使用auto h = std::move(Q.top()) 检索可写对象。但我不能这样做，因为std::priority_queue<std::unique_ptr<T>>::top() 只返回一个常量引用。为什么？（有没有简单的解决方法？）

【问题讨论】：

修改优先队列中的元素会破坏其作为优先队列的属性。
@molbdnilo 也许有一个类似pop() 的方法可以将我的对象还给我？
@molbdnilo 是的，我有。只是确保我有理由抛弃 const 或者我是否遗漏了什么。
您可以从priority_queue派生，然后您将获得底层容器c成员（受保护）的访问权限。然后你可以随心所欲地使用c。但我不建议这样做。
写入这个对象会修改它在队列中的位置吗？

标签： c++ stl c++14 priority-queue

【解决方案1】：

您可以将大对象作为unique_ptr<T> 存储在优先级队列中。需要注意的是queue.top() 返回一个const unique_ptr<T>&，这意味着T 本身不是const。所以你可以这样做：

T obj(std::move(*queue.top()));
queue.pop();

编辑：由于您的T 没有移动构造函数，我只好硬着头皮使用std::shared_ptr<T>：

std::priority_queue<std::shared_ptr<T>, ...> queue;

// fill queue

// No need for anything special. 
std::shared_ptr<T> ptr = queue.top();
queue.pop();

【讨论】：

好的，所以如果T 没有移动构造函数（这就是我将它放在std::unique_ptr 中的原因）我应该使用std::unique_ptr<std::unique_ptr<T>>？
在这种情况下我会使用std::shared_ptr<T>。您只需要 shared 部分将其（指针，而不是对象）复制出队列，但它会省去尝试处理指向指针的指针等的麻烦。我将编辑我的答案以包含它。

【解决方案2】：

您可以将您的大对象包装到附加结构中，该结构将有一个字段供自定义比较函数使用，该成员不应受 move 操作的影响，例如它应该受一些普通数据的影响输入int:

struct BigObject {
    std::unique_ptr<int> data;
    int forCmp;
};

struct Cmp {
    bool operator()(const BigObject& lhs, const BigObject& rhs) {
        return lhs.forCmp < rhs.forCmp;
    }
};

在move(queue.top()) 之后队列的内部顺序不能被破坏。已移动的 BigObject 实例仍有一个有效值 forCmp 供比较器使用。

然后继承priority_queue，这样你就可以访问c underyling容器，并添加front方法：

template<class T, class Cmp>
struct Wrapper : std::priority_queue<T,std::vector<T>,Cmp> {
    T& front() {
        return this->c.front();
    }
};

用途：

Wrapper<BigObject,Cmp> q;
BigObject bo;
bo.forCmp = 12;
q.push(std::move(bo));

BigObject i = std::move(q.front());

Full demo

【讨论】：

【解决方案3】：

你可以从priority_queue继承并写T pop()来隐藏void pop()

template <typename T>
T fixed_priority_queue<T>::pop() {
    std::pop_heap(c.begin(), c.end(), comp); 
    T value = std::move(c.back());
    c.pop_back();
    return value;
}

【讨论】：