我可以列表初始化仅移动类型的向量吗？

Question

如果我通过 GCC 4.7 快照传递以下代码，它会尝试将 unique_ptr 复制到向量中。

#include <vector>
#include <memory>

int main() {
    using move_only = std::unique_ptr<int>;
    std::vector<move_only> v { move_only(), move_only(), move_only() };
}

显然这是行不通的，因为 std::unique_ptr 不可复制：

错误：使用已删除的函数 'std::unique_ptr<_Tp, _Dp>::unique_ptr(const std::unique_ptr<_Tp, _Dp>&) [with _Tp = int; _Dp = std::default_delete; std::unique_ptr<_Tp, _Dp>; = std::unique_ptr]'

GCC 尝试从初始化列表复制指针是否正确？

Answer 1

编辑：由于@Johannes似乎不想发布最佳解决方案作为答案，所以我就这样做。

#include <iterator>
#include <vector>
#include <memory>

int main(){
  using move_only = std::unique_ptr<int>;
  move_only init[] = { move_only(), move_only(), move_only() };
  std::vector<move_only> v{std::make_move_iterator(std::begin(init)),
      std::make_move_iterator(std::end(init))};
}

std::make_move_iterator 返回的迭代器将在取消引用时移动指向的元素。

---

原始答案：
我们将在这里使用一些辅助类型：

#include <utility>
#include <type_traits>

template<class T>
struct rref_wrapper
{ // CAUTION - very volatile, use with care
  explicit rref_wrapper(T&& v)
    : _val(std::move(v)) {}

  explicit operator T() const{
    return T{ std::move(_val) };
  }

private:
  T&& _val;
};

// only usable on temporaries
template<class T>
typename std::enable_if<
  !std::is_lvalue_reference<T>::value,
  rref_wrapper<T>
>::type rref(T&& v){
  return rref_wrapper<T>(std::move(v));
}

// lvalue reference can go away
template<class T>
void rref(T&) = delete;

遗憾的是，这里直接的代码不起作用：

std::vector<move_only> v{ rref(move_only()), rref(move_only()), rref(move_only()) };

因为无论出于何种原因，标准都没有定义如下所示的转换复制构造函数：

// in class initializer_list
template<class U>
initializer_list(initializer_list<U> const& other);

initializer_list{...}) 创建的 ;move_only>> 不会转换为向量采用的initializer_list。所以我们这里需要两步初始化：

std::initializer_list<rref_wrapper<move_only>> il{ rref(move_only()),
                                                   rref(move_only()),
                                                   rref(move_only()) };
std::vector<move_only> v(il.begin(), il.end());

Answer 2

18.9 中 的概要清楚地表明初始化器列表的元素始终通过 const 引用传递。不幸的是，在当前版本的语言中，似乎没有任何方法可以在初始值设定项列表元素中使用移动语义。

具体来说，我们有：

typedef const E& reference;
typedef const E& const_reference;

typedef const E* iterator;
typedef const E* const_iterator;

const E* begin() const noexcept; // first element
const E* end() const noexcept; // one past the last element

Answer 3

正如其他答案中提到的， std::initializer_list 的行为是按值保存对象并且不允许移出，因此这是不可能的。以下是一种可能的解决方法，即使用函数调用，其中初始值设定项作为可变参数给出：

#include <vector>
#include <memory>

struct Foo
{
    std::unique_ptr<int> u;
    int x;
    Foo(int x = 0): x(x) {}
};

template<typename V>        // recursion-ender
void multi_emplace(std::vector<V> &vec) {}

template<typename V, typename T1, typename... Types>
void multi_emplace(std::vector<V> &vec, T1&& t1, Types&&... args)
{
    vec.emplace_back( std::move(t1) );
    multi_emplace(vec, args...);
}

int main()
{
    std::vector<Foo> foos;
    multi_emplace(foos, 1, 2, 3, 4, 5);
    multi_emplace(foos, Foo{}, Foo{});
}

不幸的是 multi_emplace(foos, {}); 失败，因为它无法推导出 {}，因此对于默认构造的对象，您必须重复类名。 （或使用vector::resize）

Answer 4

C++20 更新：
将 Johannes Schaub 的 std::make_move_iterator() 技巧与 C++20 的 std::to_array() 结合使用，您可以使用类似于 make_tuple( ) 等，这里称为 make_vector()：

#include <array>
#include <memory>
#include <vector>

struct X {};

template<class T, std::size_t N>
auto make_vector( std::array<T,N>&& a )
    -> std::vector<T>
{
    return { std::make_move_iterator(std::begin(a)),
             std::make_move_iterator(std::end(a)) };
}

template<class... T>
auto make_vector( T&& ... t )
{
    return make_vector( std::to_array({ std::forward<T>(t)... }) );
}

int main()
{
    using UX = std::unique_ptr<X>;
    const auto a  = std::to_array({ UX{}, UX{}, UX{} });     // Ok
    const auto v0 = make_vector( UX{}, UX{}, UX{} );         // Ok
    //const auto v2 = std::vector< UX >{ UX{}, UX{}, UX{} }; // !! Error !!
}

在 Godbolt。

---

对于旧版 C++ 的类似答案：

使用 Johannes Schaub 的 std::make_move_iterator() 技巧和 std::experimental::make_array()，您可以使用辅助函数：

#include <memory>
#include <type_traits>
#include <vector>
#include <experimental/array>

struct X {};

template<class T, std::size_t N>
auto make_vector( std::array<T,N>&& a )
    -> std::vector<T>
{
    return { std::make_move_iterator(std::begin(a)), std::make_move_iterator(std::end(a)) };
}

template<class... T>
auto make_vector( T&& ... t )
    -> std::vector<typename std::common_type<T...>::type>
{
    return make_vector( std::experimental::make_array( std::forward<T>(t)... ) );
}

int main()
{
    using UX = std::unique_ptr<X>;
    const auto a  = std::experimental::make_array( UX{}, UX{}, UX{} ); // Ok
    const auto v0 = make_vector( UX{}, UX{}, UX{} );                   // Ok
    //const auto v1 = std::vector< UX >{ UX{}, UX{}, UX{} };           // !! Error !!
}

参见它位于 Coliru。

也许有人可以利用 std::make_array() 的诡计来允许 make_vector() 直接做它的事情，但我没有看到如何（更准确地说，我尝试过我认为应该有效的，失败了，然后继续前进）。无论如何，编译器应该能够内联数组到向量转换，就像 Clang 在 上使用 O2 所做的那样GodBolt。

Answer 5

为此，我创建了一个小型库。

在 gcc.godbolt.org 上运行

#include <better_braces.hpp>

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

int main()
{
    std::vector<std::unique_ptr<int>> foo = init{nullptr, std::make_unique<int>(42)};
    std::cout << foo.at(0) << '\n'; // 0
    std::cout << foo.at(1) << " -> " << *foo.at(1) << '\n'; // 0x602000000010 -> 42
}

与 move_iterator 方法不同，这不一定会移动每个元素。 nullptr 直接放入向量中，而不构造中间 std::unique_ptr。

这使得它甚至可以与不可移动的类型一起工作：

std::vector<std::atomic_int> bar = init{1, 2, 3};

Answer 6

这是我最喜欢的解决方案。

C++17版本

#include <vector>
#include <memory>

template <typename T, typename ...Args>
std::vector<T> BuildVectorFromMoveOnlyObjects(Args&&... args) {
  std::vector<T> container;
  container.reserve(sizeof...(Args));
  ((container.emplace_back(std::forward<Args>(args))), ...);
  return container;
}


int main() {
  auto vec = BuildVectorFromMoveOnlyObjects<std::unique_ptr<int>>(
      std::make_unique<int>(10),
      std::make_unique<int>(50));
}

有点丑 C++11版本

template <typename T, typename ...Args>
std::vector<T> BuildVectorFromMoveOnlyObjects(Args&&... args) {
  std::vector<T> container;

    using expander = int[];
    (void)expander{0, (void(container.emplace_back(std::forward<Args>(args))), 0)... };

  return container;
}

Answer 7

尝试为我们其他人提供一个简单中肯的答案。

你不能。它坏了。

幸运的是，数组初始值设定项没有被破坏。

static std::unique_ptr<SerializerBase> X::x_serializers[] = { 
    std::unique_ptr<SerializerBase>{
        new Serializer<X,int>("m_int",&X::m_int)
    },
    std::unique_ptr<SerializerBase>{
        new Serializer<X,double>("m_double",&X::m_double)
    },
  nullptr, // lol. template solutions from hell possible here too.
};

如果您想使用该数组来初始化 std::vector>，有无数种方法可以做到这一点，其中许多涉及巴洛克式的令人不快的模板元编程，所有这些都可以通过 for 循环来避免。

幸运的是，在很多情况下，您确实更愿意使用 std::vector，使用数组而不是 std::vector 是可行的。

或者，考虑编写一个 custom::static_vector 类，该类在初始值设定项列表中获取 T*，并在其析构函数中删除它们。也不高兴，但您需要接受这样一个事实：std::vector> 不会在合理的时间内或合理的努力下工作。您可以删除任何执行潜在移动的方法（移动和复制构造函数，T&operator[]() &c）。或者，如果您必须（但您可能不会），请尝试并实现基本的移动语义。

参见[1]对此的辩护，为纯粹主义神职人员提供。

---

[1] 编程语言应该提高生产力。
在这种情况下，模板元编程不会这样做。所有我
想要的是一种确保我不会泄漏分配的内存的方法
静态初始化到堆中，从而使其不可能
使用 valgrind 来验证我没有泄漏内存。

这是一个日常用例。这应该不难。让它变得过于复杂只会导致走捷径。

Answer 8

正如已经指出的那样，不可能使用初始值设定项列表来初始化仅移动类型的向量。 @Johannes 最初提出的解决方案工作正常，但我有另一个想法......如果我们不创建临时数组，然后将元素从那里移动到向量中，而是使用放置 new 来，会怎么样？初始化这个数组已经代替向量的内存块了吗？

这是我使用参数包初始化 unique_ptr 向量的函数：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <make_unique.h>  /// @see http://stackoverflow.com/questions/7038357/make-unique-and-perfect-forwarding

template <typename T, typename... Items>
inline std::vector<std::unique_ptr<T>> make_vector_of_unique(Items&&... items) {
    typedef std::unique_ptr<T> value_type;

    // Allocate memory for all items
    std::vector<value_type> result(sizeof...(Items));

    // Initialize the array in place of allocated memory
    new (result.data()) value_type[sizeof...(Items)] {
        make_unique<typename std::remove_reference<Items>::type>(std::forward<Items>(items))...
    };
    return result;
}

int main(int, char**)
{
    auto testVector = make_vector_of_unique<int>(1,2,3);
    for (auto const &item : testVector) {
        std::cout << *item << std::endl;
    }
}