使用 std::vector 移动和复制语义答案

【问题标题】：move and copy semantics with the std::vector使用 std::vector 移动和复制语义
【发布时间】：2013-10-17 23:11:42
【问题描述】：

如何控制使用哪个构造函数/赋值运算符将元素插入到 std::vector 类中？我试图通过deleteing 我想避免使用的构造函数/赋值来做到这一点，如下所示

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

class copyer{
    double d;
public:
    //ban moving
    copyer(copyer&& c) = delete;
    copyer& operator=(copyer&& c) = delete;
    //copy construction
    copyer(const copyer& c){
        cout << "Copy constructor!" << endl;
        d = c.d;
    }
    copyer& copy(const copyer& c){
        cout << "Copy constructor!" << endl;
        d = c.d;
        return *this;
    }
    //Constructor
    copyer(double s) : d(s) { }
    double fn(){return d;}
};

class mover{
    double d;
public:
    //ban copying
    mover(const mover& c) = delete;
    mover& operator=(const mover& c) = delete;
    //move construction
    mover(mover&& c){
        cout << "Move constructor!" << endl;
        d = c.d;
    }
    mover& copy(mover&& c){
        cout << "Move constructor!" << endl;
        d = c.d;
        return *this;
    }
    //Constructor
    mover(double s) : d(s) { }
    double fn(){return d;}
};

template<class P> class ConstrTests{
    double d;
    size_t N;
    std::vector<P> object;
public:
    ConstrTests(double s, size_t n) : d(s) , N(n) {
        object.reserve(N);
        for(int i = 0; i<N; i++){
            object.push_back(P((double) i*d));
        }
    }
    void test(){
        int i = 0;
        while(i<N){
            cout << "Testing " <<i+1 << "th object: " << object.at(i).fn();
            i++;
        }
    }
};

当我编译运行时

size_t N = 10;
double d = 4.0;
ConstrTests<mover> Test1 = ConstrTests<mover>(d,N);
Test1.test();

我没有问题，但如果我尝试一下

size_t N = 10;
double d = 4.0;
ConstrTests<copyer> Test1 = ConstrTests<copyer>(d,N);
Test1.test();

我在编译时收到错误消息，指出我正在尝试使用已删除的 move 构造函数。

【问题讨论】：

标签： c++ c++11 constructor stdvector assignment-operator

【解决方案1】：

如果您从 copyer 中删除这些行

//ban moving
copyer(copyer&& c) = delete;
copyer& operator=(copyer&& c) = delete;

然后代码编译正常并按预期工作，即std::vector<copyer> 使用复制构造函数，std::vector<mover> 使用移动构造函数。

您已声明copyer 的移动构造函数并将其定义为已删除。这意味着copyer::copyer(copyer&& c) 参与重载决议，但如果选择代码格式错误。调用object.push_back(P((double) i*d)); 触发此调用。

为什么删除上面的行可以解决问题？

在旧的 C++98 中，如果我们不声明复制构造函数，编译器会为我们声明并实现一个。在 C++11 中，这条规则发生了一些变化。如果用户声明了移动构造函数，编译器将不会隐式定义复制构造函数。（关于这个主题还有更多内容，但对于本次讨论，这就足够了。）类似地，如果我们不声明移动构造函数，编译器将为我们隐式定义一个，除非我们声明（例如）一个复制构造函数。

现在，在删除上面的行之后，copyer 将有一个用户声明复制构造器购买而不是移动构造器。然后，您和编译器都不会声明移动构造函数。在这种情况下，object.push_back(P((double) i*d)); 将触发对复制构造函数的调用。请注意，如果我们使用兼容 C++98 的编译器进行编译，就会发生这种情况。在这种情况下，向后兼容性保持不变，旧代码不会中断。

【讨论】：

【解决方案2】：

调用的版本由重载决议决定。如果你用prvalue或xvalue调用push_back，它将使用移动构造函数，假设你的移动构造函数是noexcept，如果不是，它仍然会使用复制构造函数，如果复制构造函数被删除，你会强制使用你的抛出移动构造函数的向量，在这种情况下，向量不能再提供强大的异常保证。（即，如果您的移动构造函数发生异常，则说明您破坏了向量的内容）。

一般的想法是，每当您执行 push_back 时，可能需要重新分配，如果是这种情况，则必须使用移动或复制构造函数将所有元素转移到新的内存块。使用 move 构造函数通常很好，如果我们确定它不会抛出任何东西，因为在这种情况下，我们可能已经从原始向量中移动了一些对象，这些对象现在已损坏。并且将它们移回不是另一种选择，因为这也可能会抛出。这就是您失去强异常保证的原因。

所以一般来说，如果您希望通过复制构造函数调用它，请务必声明您的移动构造函数 noexcept。（在上面的例子中，如果复制构造函数抛出，你可以只释放新的内存，并重新抛出异常，向量仍然和 push_back 调用之前一样）。

因此，一般而言，您可以根据可用的构造函数以及参数的类型（左值与纯右值/xvalue）来控制调用哪个。假设你的构造函数就位，你可能会通过调用 push_back 来控制它，在它的参数上使用 std::move，如果可能的话，这会有效地将参数转换为 xvalue。

注意；无论我对 push_back 说什么，通常也适用于插入。注意2：我说的保证是，每次调用push_back时，我们保证如果发生异常，调用不会有任何影响，这就是所谓的强异常保证，如果你得到的只是一个投掷移动构造函数。

【讨论】：