概述

Boost.Pointer Container 提供了以异常安全的方式和最小的开销容纳堆分配对象的容器。该库的目标是通过建立一套用于处理面向对象特定问题的标准类、方法和设计，使 C++ 中的面向对象编程更容易。

• 动机
• 教程
• 参考
• 使用指南
• 示例
• 库头文件
• 常见问题解答
• 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。如果出现以下情况，这种方法就不是最佳的：

1. 存储的对象不是共享的，而是独占拥有的，或者

2. 智能指针隐含的开销是不合适的

因此，该库提供了类似标准的容器，用于存储堆分配或克隆的对象（或者对于映射，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，都有一个指针容器等价物，它以异常安全的方式获取对象的所有权。在这方面，该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，符号更方便。

3. 可用于既不可赋值也不可复制构造的类型。

4. 没有智能指针容器可能具有的内存开销（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. 接口略微更改为指针域，而不是依赖于正常的基于值的接口。例如，现在可以pop_back()返回删除的元素。

7. 传播常量性，这样就不能通过const_iterator.

8. 修改对象。通过可克隆概念内置支持深拷贝语义

缺点是

1. 不如 boost::shared_ptr 等智能指针容器灵活

当你确实需要共享语义时，这个库不是你需要的。

从 Boost v. 升级1.33.*

如果您从 Boost 的这些版本之一升级，那么有一个主要的接口更改：映射迭代器现在模仿std::map的迭代器。以前您可能编写了

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()
}

现在需要将其转换为

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，该库现在还引入了

• std::auto_ptr<T>重载

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

• 在transfer():

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

中进行派生到基类的转换。另请注意，Boost.Assign 引入了对指针容器的更好支持。

从 Boost v. 升级1.34.*

由于 Sebastian Ramacher 的贡献，序列化现在是可选的。您只需包含<boost/ptr_container/serialize.hpp>或者可能只是更专业的头文件之一。

所有容器现在都是可复制构造和可赋值的。所以你现在可以做例如

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;

这些函数允许直接访问包装的容器，这在您想要提供额外功能时有时是必需的。

序列中添加了一些新函数

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，您现在还可以通过调用“复制”和“赋值”auto_typeptrmove():

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

从 Boost v. 升级1.35.*

该库相当稳定，但支持了一些新的容器

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

目前还没有这些类的文档，但它们几乎与boost::ptr_set<T>, boost::ptr_map<Key,T>和boost::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 有条件地提供std::unique_ptr接口以及或者代替使用std::auto_ptr的接口。详细信息位于兼容智能指针页面，该页面还解释了本文档中使用

compatible-smart-ptr<T>

指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效果。

对于 C++11/14 用户，对使用先前版本 Boost.Pointer Container 的现有代码没有影响，但现在所有采用std::auto_ptr参数的函数重载都伴随着一个采用std::unique_ptr的重载。在返回类型的情况下，仍然始终使用std::auto_ptr。但是请注意，在 C++17 之前，可以从std::unique_ptr<T>隐式构造std::auto_ptr<T>。因此，用户可以通过将任何显式提及的std::auto_ptr替换为std::unique_ptr来实现代码的现代化。此更改略微不足以进行搜索和替换转换，因为某些代码可能依赖于std::auto_ptr的可复制性。但这种情况会导致编译时错误，应该很容易修复。

尽管std::auto_ptr在 ISO C++17 中正式删除，但某些编译器或标准库供应商选择将其保留以实现向后兼容性。对于并非如此的编译器和标准库，使用 Boost v. 无法使用 C++17 编译使用 Boost.Pointer Container 的代码。1.66.*或更早版本。此情况已在 Boost v. 中修复。1.67.0.

未来发展

有迹象表明，void*实现与T*实现相比，性能略有下降。此外，T*实现更容易与算法一起安全地使用类型。因此，我预计将迁移到T*实现。

此外，克隆分配器可能被允许具有状态。这个设计需要一些思考，所以如果您对此有好的想法和用例，请随时与我联系。

此外，对 Boost.Interprocess 的支持也在待办事项列表中。

有一些请求boost::ptr_multi_index_container<T,...>。我调查了它的难度，结果证明它很困难，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，所以如果有人真的需要这个容器，我建议他们私下与我讨论如何实现它。

致谢

以下人士提供了非常有益的帮助

• Bjørn D. Rasmussen 无意中激励我启动了这个库
• Pavel Vozenilek 要求我制作适配器
• David Abrahams 的indirect_fun设计
• Pavol Droba 担任审查经理
• Ross Boylan 真正尝试了一个原型
• Felipe Magno de Almeida 在该库成为 boost 的一部分之前，就根据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 帮助实现 Borland 兼容性
• Jonathan Wakely 为 GCC 兼容性和错误修复提供了巨大的帮助
• Pavel Chikulaev 提供了评论和错误修复
• Andreas Hommel 修复了讨厌的 Metrowerks 错误
• Charles Brockman 对文档提出了许多评论
• Sebastian Ramacher 实现了可选的序列化支持

参考文献

[1]	Matt Austern：《"标准库：指针容器"》，C/C++ 用户杂志专家论坛。

[2]	Bjarne Stroustrup，《C++ 程序设计语言》，附录 E：“标准库异常安全”

[3]	Herb Sutter，《Exceptional C++》。

[4]	Herb Sutter，《More Exceptional C++》。

[5]	Kevlin Henney：《"从机制到方法：猫的安全堆叠"》，C++ 专家论坛，2002 年 2 月。

[6]	我见过的一些早期指针容器尝试是相当有趣的 NTL 和 pointainer。在撰写本文时，这两个库都不是异常安全的，并且可能会泄漏。

[7]	国际标准，程序设计语言 --- C++，ISO/IEC 14882，1998。尤其参见第 23 节。

[8]	C++ 标准库已解决问题列表（修订版 27），问题 218，算法没有使用二元谓词对象进行默认比较。

[9]	C++ 标准库活跃问题列表（修订版 27），问题 226，用户提供的命名空间 std 函数模板的特化或重载。

[10]	Harald Nowak，“一种用于向量的 remove_if”，C/C++ 用户杂志，2001 年 7 月。

[11]	(1, 2) Boost 智能指针 计时

[12]	(1, 2) NTL：数组 vs std::vector 和 boost::shared_ptr

[13]	Kevlin Henney，《空对象》，2002 年。

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版权	Thorsten Ottosen 2004-2006。