Ошибка компилятора с вектором дека уникальных указателей

Содержание

Вопрос или проблема
Ответ или решение
Проблема компиляции
Причины возникновения ошибки
Заключение и рекомендации

Вопрос или проблема

Следующий код не компилируется на gcc 5.3 с ошибкой компилятора, которая жалуется на то, что конструктор копирования unique_ptr как-то вызывается. Мог бы кто-то объяснить, почему это происходит?

#include <iostream>
#include <memory>
#include <deque>

using Foo = std::deque<std::unique_ptr<int>>;                                   


void foo() {                                                                    
  std::vector<Foo> a;                                                           
  a.emplace_back();   // это не компилируется                                                             
}

Ключевая строка в сообщении об ошибке компилятора:

gcc-4.9.2/include/c++/4.9.2/bits/stl_construct.h:75:7: ошибка: использование удалённой функции ‘std::unique_ptr<_Tp, _Dp>::unique_ptr(const std::unique_ptr<_Tp, _Dp>&) [с _Tp = int; _Dp = std::default_delete<int>]’ { ::new(static_cast<void*>(__p)) _T1(std::forward<_Args>(__args)...); }

vector::emplace_back должен обрабатывать перераспределение.
при перераспределении vector, существующие элементы перемещаются, если один из следующих условий выполнен:
- они не могут быть скопированы (как определяется с помощью std::is_copy_constructible); или
- их конструктор перемещения noexcept.
в противном случае они копируются. Это необходимо для поддержания строгой гарантии безопасности при исключениях.
конструктор перемещения std::deque<std::unique_ptr<int>> не является noexcept (в зависимости от реализации, он может потребовать выделения памяти).
std::deque<std::unique_ptr<int>> может быть скопирован согласно std::is_copy_constructible, поскольку это только проверяет наличие конструктора с правильной сигнатурой, а не то, будет ли тело данного конструктора на самом деле компилироваться.
поэтому vector::emplace_back пытается его скопировать.
компилятор выдает ошибку.

Ответ или решение

При компиляции кода, использующего вектор объектов std::deque<std::unique_ptr<int>>, возникает ошибка, связанная с конструктором копирования std::unique_ptr. Это можно объяснить несколькими важными моментами, касающимися особенностей обработки объектов в контейнерах C++ и работы с семантикой перемещения.

Проблема компиляции

Для начала, давайте взглянем на сам код:

#include <iostream>
#include <memory>
#include <deque>

using Foo = std::deque<std::unique_ptr<int>>;                                   

void foo() {                                                                    
  std::vector<Foo> a;                                                           
  a.emplace_back();   // эта строка вызывает ошибку компиляции                                                             
}

Когда вы вызываете emplace_back для вектора a, компилятор должен создать новый элемент Foo, который фактически является std::deque<std::unique_ptr<int>>. Однако, ввиду спецификации стандартной библиотеки и правил перемещения и копирования объектов, возникают следующие проблемы.

Причины возникновения ошибки

Перемещение и копирование вектора:
При добавлении нового элемента в вектор с помощью emplace_back, в случае если вектор нуждается в перераспределении памяти, он запускает процесс, который включает перемещение (или копирование) существующих объектов в новую память.
Семантика перемещения:
std::deque имеет конструктор перемещения, который не отмечен как noexcept, поскольку может выполнять операции, требующие выделения памяти. Это означает, что вектор не может гарантировать безопасное перемещение существующих элементов без исключений на этапе перераспределения.
Копирование объектов:
Когда вектор пытается выполнить перемещение, он обращается к проверке, может ли он скопировать на случай, если перемещение не сработает. std::deque<std::unique_ptr<int>> не может быть скопирован, потому что std::unique_ptr не имеет конструктора копирования (он удалён). Следовательно, компилятор обращается к копирующему конструктору, который фактически отсутствует, что и вызывает ошибку.
Классовые проверки:
std::is_copy_constructible подтверждает наличие конструктора с подходящей сигнатурой, но не проверяет, срабатывает ли он. Если объект не может быть скопирован из-за удалённого конструктора, тогда процесс копирования прерывается.

Заключение и рекомендации

В результате вышеизложенного, ошибка компиляции, с которой вы столкнулись, связана с тем, что вектор пытается создать копию или переместить объект std::deque, содержащий std::unique_ptr, что невозможно из-за отсутствия конструктора копирования.

Для решения данной проблемы вы можете рассмотреть следующие подходы:

Избегайте использования std::deque<std::unique_ptr<int>> внутри std::vector. Вместо этого используйте std::vector<std::unique_ptr<int>> напрямую.
Если ваша структура данных позволяет, возможно, стоит рассмотреть использование контейнеров, которые не требуют копирования (например, просто std::vector).

Это позволит вам обойтись без проблем с компиляцией и использовать преимущества современных возможностей C++ по безопасному управлению памятью.