如何正确返回unique_ptr的集合
How to properly return a collection of unique_ptr
在将代码更改为使用唯一指针后,我偶然发现了如何将对象集合返回到客户端。通常,我希望将对象作为引用或非拥有指针来传递。但是如果我有一个对象集合,我不能只返回对它的引用
举个例子,我有一个简单的类,它包含一组对象,这些对象都是一次性创建的,之后不会更改。
using ObjectUPtr = std::unique_ptr<Object>;
class MyClass
{
public:
const std::vector<Object*>& GetObjectsOldStyle() const
{
return mObjectsOldStyle;
}
const std::vector<VObjectUPtr>& GetObjectsNewStyleA() const
{
// I don't like that: The client should not see the unique_ptr ...
return mObjectsNewStyle;
}
std::vector<VObject*> GetObjectsNewStyleB() const
{
// Ok, but performance drops
std::transform(...); // Transform the collection and return a copy
}
const std::vector<VObject*>& GetObjectsNewStyleC() const
{
// Ok, only copied once, but two variables per collection needed
// Transform the collection and cache in a second vector<Object*>
std::transform(...);
}
std::vector<Object*> mObjectsOldStyle; // old-style owning pointers here
std::vector<ObjectUPtr> mObjectsNewStyle; // how I want to do it today
}
今天,我通常更喜欢GetObjectsNewStyleB,但我想知道,对于如何返回此类集合,是否有更优雅、更高效的方法或一般的最佳实践。
我建议您创建自己的迭代器类。然后创建开始和结束成员函数。您甚至可以重载解引用运算符以返回引用,而不是指针(除非指针可能为null)。它可能会启动这样的东西:
class iterator :
public std::iterator<std::random_access_iterator_tag, Object>
{
public:
Object& operator*() const { return **base; }
Object* operator->() const { return &**base; }
iterator& operator++() { ++base; return *this; }
// several other members necessary for random access iterators
private:
std::vector<ObjectUPtr>::iterator base;
};
实现一个符合标准的迭代器有点乏味,但我认为这是迄今为止最常用的解决方案。正如评论中提到的,Boost.Iterator库,特别是boost::iterator_facade
,可以用来缓解一些乏味。
您不必返回集合,从而破坏容器类的封装。还有其他选择。
我会选择Enumerator/Seiver模式(我不知道这是否是该模式的实际名称)。
基本思想是让API的客户端实现一个接口,该接口原则上从一个容器一个接一个地接收对象。
它看起来像这样:
class Receiver {
public:
virtual void receive(const Object& object) = 0;
};
class Container {
public:
void enumerate(Receiver& receiver) const {
for (auto&& obj : m_objects) {
receiver.receive(*obj);
}
}
private:
std::vector<ObjectUPtr> m_objects;
};
然后实现接收器接口:
class ReceiverImpl : public Receiver {
public:
virtual void receive(const Object& object) {
// do something with object
}
};
并让容器向接收器枚举对象:
Container container;
ReceiverImpl receiver;
container.enumerate(receiver);
请参阅实例。
此外,您甚至可以通过在Container::enumerate
中添加互斥锁/解锁来确保容器线程的安全,而客户端甚至不会注意到!
最后,您可以用模板参数替换Container::enumerate
中的接收器参数,以消除虚拟函数调用的运行时开销。
如果使用boost,在这种情况下,我更喜欢tranform_iterator
而不是iterator_facade
。
为了获得更实用的风格,我将代码分为两部分:
- 创建一个可以容纳两个指针作为范围的类(允许基于范围的循环)
- 创建一个函数,该函数以lambda作为转换步骤并返回一个范围(以隐藏
transform_iterator
)
因此,转换步骤是在取消引用迭代器时执行的。
代码示例
#include <boost/iterator/transform_iterator.hpp>
#include <memory>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <stdio.h>
using namespace boost;
using namespace std;
template <typename Iterator>
class Range {
public:
Range(Iterator begin, Iterator end) : b(begin), e(end) { }
Range(const Range &r) = default;
Range(Range &&r) = default;
Range &operator=(const Range &r) = default;
Range &operator=(Range &&r) = default;
template <typename Container>
Range(Container &c) : b(c.begin()), e(c.end()) { }
Iterator begin() { return b;}
Iterator begin() const { return b; }
Iterator end() { return e;}
Iterator end() const { return e; }
Iterator b;
Iterator e;
};
template <typename Container, typename TransformFunc>
Range<transform_iterator<TransformFunc, typename Container::iterator>>
transform(Container &c, TransformFunc f) {
using namespace boost;
using cont_it = typename Container::iterator;
using iterator = transform_iterator<TransformFunc, cont_it>;
iterator b = iterator(c.begin(), f), e = iterator(c.end(), f);
Range<iterator> r(b,e);
return r;
}
int main(int, char **) {
vector<unique_ptr<int>> foo;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
foo.push_back(unique_ptr<int>(new int(10)));
}
auto f = [](unique_ptr<int> &i) { return i.get(); };
for (auto *i : transform(foo, f) ) {
printf("%p ", i);
}
return 0;
}
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