C++11新特性 - 容器与拥有指针属性的类

本文主要介绍 C++ 中使用容器和拥有指针作为属性的类容易遇到的问题，以及 C++11 新的解决思路

在 C++03 中使用带指针属性的类

假如我们定义了这样一个类

class Person {
public:
  Person(const string& name) {pName = new string(name);}
  ~Person() {delete pName;}
  string *pName;
};

我们希望把这个类放到 vector 里面，于是写出了一段看上去似乎没问题，但事实上会崩溃的代码

int main() {
  vector<Person> persons;

  /*
  这里会发生三件事情:
  1. 构造一个 pName 指向 "Bob" 的 Person 对象
  2. 讲这个对象浅拷贝到 persons[0] 位置
  3. 析构生成 1 中生成的 Person 对象 ("Bob" 被释放)
  */
  persons.push_back(Person("Bob"));

  return 0;
} // persons 析构，已被释放的 "Bob" 再次被释放，程序崩溃

为了避免这个问题，在 C++03 中，常见的解决方法是给 Person 添加一个拷贝构造函数

1	Person(const Person& rhs) {pName = new string(*rhs.pName);}

然而，使用这种方法时，”Bob” 被多余地构造和释放了一次，造成了浪费

C++11 的解决方法

C++11 中，解决这个问题最简单的方法是，使用 emplace_back 替换 push_back，让容器自己来构造对象

int main() {
  vector<Person> persons;

  // 在 persons 内部生成 Bob
  persons.emplace_back("Bob");

  return 0;
}

C++11 中，各种容器的插入，都实现了 emplace 版本

然而，如果我们一定要使用 push_back，注意到 Person("Bob") 是个右值，由于 C++11 重载了右值版本的 push_back(T&&)，我们给 Person 添加移动构造函数

1	Person(Person&& rhs) {pName = rhs.pName; rhs.pName = nullptr;}

这样，push_back 内部只会发生两次指针赋值操作，而不是重新构造一个字符串

那么，使用智能指针能不能解决这个问题呢？答案是可以的，两种解决方法

// 1. 使用 shared_ptr
class Person {
public:
  Person(const string& name):pName(new string(name)) {}
  shared_ptr<string> pName;
};

// 2. 使用 unique_ptr
class Person {
public:
  Person(const string& name):pName(new string(name)) {}
  unique_ptr<string> pName;
};

要注意的是, 如果使用 shared_ptr，每次拷贝之后 pName 指向的字符串事实上是共享的；如果使用 unique_ptr，则 Person 是不可拷贝只可移动的