概述

Boost.Pointer Container 提供了一种以异常安全且开销最小的方式来持有堆分配对象的容器。该库的目标尤其在于通过建立一套标准的类、方法和设计来处理面向对象（OO）的特定问题，从而简化 C++ 中的面向对象编程。

• 动机
• 教程
• 参考
• 使用指南
• 示例
• 库头文件
• 常见问题
• 从 Boost v. 1.33.* 升级
• 从 Boost v. 1.34.* 升级
• 从 Boost v. 1.35.* 升级
• 从 Boost v. 1.66.* 升级
• 未来发展
• 致谢
• 参考文献

动机

每当程序员想要一个指向堆分配对象的指针容器时，通常只有一种异常安全的方法：创建一个智能指针容器，如 boost::shared_ptr。如果存在以下情况，此方法将不是最优的：

1. 存储的对象不是共享的，而是独占的，或者

2. 智能指针所隐含的开销不合适

因此，本库提供了类似标准的容器，用于存储堆分配或克隆的对象（或者在映射容器的情况下，映射的对象必须是堆分配或克隆的对象）。对于每个标准容器，都有一个指针容器的等价物，它以异常安全的方式接管对象的所有权。在这方面，本库旨在解决所谓的多态类问题。

指针容器的优点是：

1. 异常安全的指针存储和操作。

2. 与使用指针容器相比，命名更方便。

3. 可用于既不是 Assignable 也不是 Copy Constructible 的类型。

4. 没有内存开销，因为智能指针容器可能会产生（参见 [11] 和 [12]）。

5. 通常比使用智能指针容器更快（参见 [11] 和 [12]）。

6. 接口略有改变，更侧重于指针领域，而不是依赖于普通的基于值的接口。例如，现在可以执行pop_back()返回已删除的元素。

7. 传播 constness，使得用户无法通过以下方式修改对象const_iterator.

8. 通过 the Clonable concept 内置支持深拷贝语义

缺点是：

1. 与 boost::shared_ptr 等智能指针容器相比不够灵活。

当你确实需要共享语义时，本库就不适合了。

从 Boost v. 升级1.33.*

如果您从这些 Boost 版本之一升级，那么有一个主要的接口更改：map 迭代器现在模仿来自std::map的迭代器。以前您可能写过

for( boost::ptr_map<std::string,T>::iterator i = m.begin(), e = m.end();
     i != e; ++i )
{
  std::cout << "key:" << i.key();
  std::cout << "value:" << *i;
  i->foo(); // call T::foo()
}

而现在需要转换为

for( boost::ptr_map<std::string,T>::iterator i = m.begin(), e = m.end();
     i != e; ++i )
{
  std::cout << "key:" << i->first;
  std::cout << "value:" << *i->second;
  i->second->foo(); // call T::foo()
}

除了上述更改之外，本库现在还引入了

• std::auto_ptr<T>重载

  std::auto_ptr<T> p( new T );
  container.push_back( p );
  

• 派生到基类的转换您可以使用:

  boost::ptr_vector<Base>  vec;
  boost::ptr_list<Derived> list;
  ...
  vec.transfer( vec.begin(), list ); // now ok
  

另外请注意，Boost.Assign 为指针容器提供了更好的支持。

从 Boost v. 升级1.34.*

现在，由于 Sebastian Ramacher 的贡献，序列化已成为可选功能。您只需包含<boost/ptr_container/serialize.hpp>或者可能只包含更专业的头文件之一。

所有容器现在都支持复制构造和赋值。因此，您现在可以执行例如

boost::ptr_vector<Derived> derived = ...;
boost::ptr_vector<Base>    base( derived );
base = derived;

如示例所示，也允许派生到基类的转换。

添加了一些通用函数

VoidPtrContainer&       base();
const VoidPtrContainer& base() const;

这些允许直接访问包装的容器，这有时在您想提供额外功能时是需要的。

为序列添加了一些新函数

void resize( size_type size );
void resize( size_type size, T* to_clone );

ptr_vector<T>有一些新的辅助函数，可以更好地与 C 数组集成。

void transfer( iterator before, T** from, size_type size, bool delete_from = true );
T**  c_array();

最后，您现在也可以“复制”和“赋值”一个auto_type指针，通过调用move():

boost::ptr_vector<T>::auto_type move_ptr = ...;
return boost::ptr_container::move( move_ptr );

从 Boost v. 升级1.35.*

本库相当稳定，但已支持了一些新容器：

• boost::ptr_unordered_set<T>in<boost/ptr_container/ptr_unordered_set.hpp>
• boost::ptr_unordered_map<Key,T>in<boost/ptr_container/ptr_unordered_map.hpp>
• boost::ptr_circular_buffer<T>in<boost/ptr_container/ptr_circular_buffer.hpp>

这些类还没有文档，但它们几乎与boost::ptr_set<T>, boost::ptr_map<Key,T>andboost::ptr_array<T,N>分别相同。底层容器来自两个 Boost 库：

• Boost.Unordered
• Boost.Circular Buffer

此外，还添加了插入迭代器。

从 Boost v. 升级1.66.*

从 Boost v. 开始1.67.0，Boost.Pointer Container 将使用 Boost.Config 来有条件地提供std::unique_ptr接口，这些接口除了使用`std::auto_ptr`之外，或者代替使用

compatible-smart-ptr<T>

。详细信息请参见Compatible Smart Pointer 页面，该页面还解释了本文档中用于表示此类条件接口的约定。

对于 C++98/03 用户，此更改没有可观察到的影响。

对于 C++11/14 用户，对已使用以前版本的 Boost.Pointer Container 的现有代码没有影响，但现在所有接受`std::auto_ptr`参数的函数重载都伴随着一个接受std::unique_ptr参数的重载。在返回类型的情况下，`std::auto_ptr`始终使用。但请注意，直到 C++17，都可以隐式地从构造。因此，用户可以自由地现代化其代码，将任何显式提及std::auto_ptr<T>替换为`std::auto_ptr`带有std::unique_ptr。此更改几乎是一个搜索和替换的转换，因为有可能某些代码依赖于`std::auto_ptr`是可复制的。但这种情况将导致编译时错误，应易于修复。

虽然`std::auto_ptr`在 ISO C++17 中已被正式删除，但某些编译器或标准库供应商选择保留它以实现向后兼容。对于不属于这种情况的编译器和标准库，使用 Boost v. 进行 C++17 编译的代码1.66.*或更早版本是不可能的。此情况在 Boost v. 中已修复。1.67.0.

未来发展

有迹象表明void*实现相对于T*基于的实现略有性能开销。此外，T*基于的实现类型更安全，与算法一起使用起来也更容易。因此，我预计将转向T*基于的实现。

此外，克隆分配器可能允许有状态。此设计需要一些思考，如果您有关于此的良好想法和用例，请随时与我联系。

此外，Boost.Interprocess 的支持也在计划中。

有一些请求要求实现boost::ptr_multi_index_container<T,...>。我研究了其难度，发现它确实很困难，尽管并非不可能。但我没有资源在未来几年内实现这个庞然大物，所以如果有人确实需要这个容器，我建议他们私下与我讨论如何实现。

致谢

以下人员提供了极大的帮助：

• Bjørn D. Rasmussen，无意中激励我开始这个库。
• Pavel Vozenilek，让我创建适配器。
• David Abrahams，提供了indirect_fun设计。
• Pavol Droba，担任评审经理。
• Ross Boylan，在库成为 Boost 的一部分之前就真实地试用过原型。
• Felipe Magno de Almeida，在库成为 Boost 的一部分之前就通过在生产代码中使用该库提供了反馈。
• Jonathan Turkanis，提供了他的move_ptr框架，该框架在内部使用。
• Stefan Slapeta 和 Howard Hinnant，提供 Metrowerks 支持。
• Russell Hind，在 Borland 兼容性方面提供帮助。
• Jonathan Wakely，在 GCC 兼容性和错误修复方面提供了极大的帮助。
• Pavel Chikulaev，提供评论和错误修复。
• Andreas Hommel，修复了棘手的 Metrowerks 错误。
• Charles Brockman，对文档提供了许多评论。
• Sebastian Ramacher，实现了可选的序列化支持。

参考文献