将使用 PIMPL 习语的类存储在 std::vector 中

Posted 2023-03-25

【中文标题】将使用 PIMPL 习语的类存储在 std::vector 中

【英文标题】：Storing a class that uses the PIMPL idiom in a std::vector

【发布时间】：2021-09-12 15:10:33

【问题描述】：

我正在编写一个应用程序，它需要在std::vector 中存储使用 PIMPL 习惯用法的类的对象。因为该类使用std::unique_ptr 来存储指向其实现的指针并且std::unique_ptr 不可复制，所以该类本身不可复制。 std::vector 在这种情况下应该仍然有效，因为该类仍然是可移动的。

为了避免创建副本，我尝试使用emplace_back 将元素直接构造到vector，但由于某种原因它仍然抱怨它正在尝试调用复制构造函数！

我写了一个简单的例子来演示这个问题。

test.h：

#pragma once

#include <memory>

// Simple test class implemented using the PIMPL (pointer to implementation) idiom
class Test

public:
    Test(const int value);
    ~Test();

    void DoSomething();
private:

    // Forward declare implementation struct
    struct Impl;

    // Pointer to the implementation
    std::unique_ptr<Impl> m_impl;
;

test.cpp

#include "test.h"

#include <iostream>

// Implementation struct definition
struct Test::Impl

    Impl(const int value)
        : m_value(value)
    

    void DoSomething()
    
        std::cout << "value = " << m_value << std::endl;
    

private:
    int m_value;
;

// Construct the class and create an instance of the implementation struct
Test::Test(const int value)
    : m_impl(std::make_unique<Impl>(value))


Test::~Test() = default;

// Forward function calls to the implementation struct
void Test::DoSomething()

    m_impl->DoSomething();

ma​​in.cpp：

#include "test.h"

#include <vector>

int main()

    std::vector<Test> v;

    // Even though I'm using "emplace_back" it still seems to be invoking the copy constructor!
    v.emplace_back(42);

    return 0;

当我尝试编译此代码时，我收到以下错误：

error C2280: 'Test::Test(const Test &)': attempting to reference a deleted function

这就引出了两个问题……

为什么即使我明确使用了emplace_back，它仍试图使用复制构造函数？

我怎样才能让它编译没有错误？该对象是可移动的，因此根据标准它应该能够存储在std::vector 中。

【问题讨论】：

the class is still movable - 是吗？ Test b(std::move(a)); 有效吗？

您应该能够在emplace_back 中调用移动构造函数。似乎此链接可能是您正在寻找的内容：***.com/questions/35404932/…

考虑使用std::shared_ptr 使您的课程可复制。

您声明了析构函数，因此编译器甚至不会尝试提供移动构造函数。它确实提供了一个复制构造函数，但已被弃用。您可以Test(Test&&) = default; 重新启用移动构造函数。然后，您可能会遇到在 main.cpp 中使用不完整类型的问题：)

我把emplace换成了c++；最多有 5 个标签，并且有 C++ 很有用。

【参考方案1】：

在您的 cpp 文件中添加 Test(Test&&) noexcept; 和 Test& operator=(Test&&) noexcept; 然后 =default。

您可能应该在使用 Test(const int value) 时明确表示。

至少在modern gcc/clang 中，您可以=default 在标题中移动ctor。您不能对operator= 执行此操作，因为它可以删除左侧指针，也不能删除零参数构造函数（与构造默认删除器有关？）或析构函数（必须调用默认删除器）。

【讨论】：

你知道为什么内联默认移动ctor不能处理不完整的Impl吗？

@dyp 不。我知道一些 C++ 标准容器对完整性的要求过于严格。我不认为一个唯一的 ptr move ctor 实际上需要对象的定义的任何根本原因。

@dyp 所以，我试过了，至少在现代 gcc/clang move ctor works 中带有 =default 和未定义的对象。默认 ctor 和 dtor 不起作用。

这里，在 clang+libc++ 中：godbolt.org/z/Mejv4q5nv 看起来我们从 move ctor 实例化了 dtor。

@dyp 当它检查是否可以从源唯一 ptr 复制删除器时似乎会发生这种情况。 godbolt.org/z/583GzzreK 可以解决它。不知道标准是怎么说的。