适配不可拷贝移动timer类的C++标准库容器选型咨询

我基于FreeRTOS定时器API封装了一个C++类，该类静态分配由后台FreeRTOS线程操作的定时器控制块。如果移动或拷贝该对象，控制块会随之移动/拷贝，但后台线程无法感知，因此我将该类设为不可拷贝且不可移动。

类的框架如下：

#include <cstdint>
#include <concepts>

template <std::invocable Cb>
class timer
{
public:
    timer() = default;
    timer(Cb cb, TickType_t timer_period, bool auto_reload = false)
        : cb_{ cb }
    {
        xTimerCreateStatic("timer", timer_period, auto_reload, static_cast<void*>(this), &timer::timer_expired_cb, &buf_);
    }

    timer(const timer&) = delete;
    timer(timer&&) = delete;
    auto operator=(const timer&) = delete;
    auto operator=(timer&&) = delete;
    // ...
private:
    Cb cb_;
    TimerHandle_t handle_;
    StaticTimer_t buf_;
};

现在我想将多个此类timer对象存入可动态扩展或收缩的C++标准库容器，是否存在无需对象可移动或可拷贝的符合要求的容器？

有两种可行的方案，不需要修改timer类的不可拷贝/不可移动特性：

1. 存储智能指针的标准容器 #

所有支持动态扩展的C++标准容器（比如std::vector、std::list、std::deque）都可以存储智能指针，推荐用std::unique_ptr<timer<Cb>>（独占所有权）或std::shared_ptr<timer<Cb>>（共享所有权）：

• 智能指针本身支持移动（std::unique_ptr）或拷贝+移动（std::shared_ptr），容器扩展时只会操作指针，不会触碰底层的timer对象，完全规避了拷贝/移动timer实例的风险。
• 示例代码：

  // 定义存储unique_ptr的vector
  std::vector<std::unique_ptr<timer<MyCallbackFunc>>> timer_list;
  // 原地创建timer并加入容器
  timer_list.emplace_back(std::make_unique<timer<MyCallbackFunc>>(
      [](){ /* 定时器回调逻辑 */ }, 
      pdMS_TO_TICKS(1000), 
      true
  ));
  

2. 使用std::vector<std::optional<timer<Cb>>>（C++17+） #

如果希望直接存储对象而非指针，可以用std::optional包装timer后存入std::vector：

• std::optional允许容器中存在空位置，你可以通过emplace在容器的空位置原地构造timer对象，全程不会触发timer的拷贝或移动操作。
• 示例代码：

  std::vector<std::optional<timer<MyCallbackFunc>>> timer_list;
  // 预分配容器空间
  timer_list.resize(3);
  // 在指定位置原地构造timer
  timer_list[0].emplace(
      [](){ /* 回调逻辑 */ }, 
      pdMS_TO_TICKS(500), 
      false
  );
  // 直接追加一个构造好的optional对象
  timer_list.emplace_back(std::in_place, [](){}, pdMS_TO_TICKS(2000), true);
  

关键注意点 #

• 无论采用哪种方案，都要保证timer对象的生命周期不短于后台FreeRTOS线程的生命周期，避免出现悬垂引用或无效定时器控制块。
• 务必在timer类的析构函数中调用xTimerDelete清理FreeRTOS定时器资源，防止内存泄漏。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者glades