为什么方法范围结束后向量内容会更改？

Question

以下虚拟程序模仿了我正在排除故障的另一个程序的行为。

#include <iostream>
#include <vector>

class A
{
public:
    std::vector<int> data;

    void DoTheThing()
    {
        while (data.size() < 10) {
            data.push_back(1);
        }
    }
};

class B
{
public:
    std::vector<A> objs;

    B()
    {
        A one, two, three;
        objs.push_back(one);
        objs.push_back(two);
        objs.push_back(three);
    }

    void DoTheThing()
    {
        for (auto obj: objs) {
            obj.DoTheThing();
            std::cout << "DEBUG length during=" << obj.data.size() << std::endl;
        }
    }
};

int main()
{
    B b;
    b.DoTheThing();
    for (auto obj : b.objs) {
        std::cout << "DEBUG length  after=" << obj.data.size() << std::endl;
    }
}

我编译并运行为：

$ g++ -Wall --std=c++11 -o test test.cpp
$ ./test
DEBUG length during=10
DEBUG length during=10
DEBUG length during=10
DEBUG length  after=0
DEBUG length  after=0
DEBUG length  after=0
$

由于某种原因，b 的objs 向量中的A 对象的状态在b.DoTheThing() 调用和随后的打印语句之间发生变化。我的问题是发生了什么？ A 对象 data 向量是否以某种方式超出范围并被删除，或者可能是整个 A 对象？这似乎是一个范围界定问题——甚至可能是一个微不足道的简单问题——但自从我用 C++ 编程以来，它已经足够长了，我不确定。在其他方法中调用b.DoTheThing() 后，如何使data 向量的内容保持不变？

Answer 1

“由于某种原因，b 的 objs vector 中的 A 对象的状态在 b.DoTheThing() 调用和随后的打印语句之间发生了变化。我的问题是发生了什么？"

void DoTheThing()
{
  for(auto obj : objs)
   // ^^^^^^^ receive by value due to implicit copy

您实际上是将objs 的单独副本复制到单独的临时objs 中。在B::DoThething() 完成后，这些临时对象将被销毁。为避免复制，请使用reference：

  for(auto& obj : objs)
   // ^^^^^^^ receive by reference

main() 中的类似循环也是如此。

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真正的问题可能是：“如何避免此类事故？”

如果你负担得起，那么将复制构造函数设为explicit 以避免隐式复制：

class A {
public:
  A () = default;      
  explicit A(const A&) = default;  // implicit copy is avoided
  A (A&&) = default;  // to avoid RVO related issues
  ...
};

这是一个demo，它显示了explicit 如何生成编译错误以捕获for 循环中意外复制的问题。

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explicit 有其自身的语法限制。有的可以解决，有的不能。请参阅以下问题了解 1 个此类问题（以及如何解决）：

What is the effect of 'explicit' keyword on the Return Value Optimization (RVO)?

Answer 2

问题出在for循环的范围内：

void DoTheThing()
    {
        for (auto obj: objs) {
            obj.DoTheThing();
            std::cout << "DEBUG length during=" << obj.data.size() << std::endl;
        }
    }

您正在复制 A 对象并在副本中进行修改，而不是在原始对象中进行修改。

改成：

for (auto& obj: objs) {
  ...
}

它应该按预期工作。

Answer 3

您必须按如下方式更改您的 for 循环：

for (auto& obj : b.objs)

通过这种方式，您可以通过引用来处理容器中的实际对象。 如果您将其声明为：

for (auto obj : b.objs)

obj 将是一个副本

Answer 4

您应该使用按引用接收，而不是按值接收。

for (auto obj : b.objs) {
        std::cout << "DEBUG length  after=" << obj.data.size() << std::endl;
    }

上面这段代码是按值接收的，改成

for (auto& obj : b.objs) {
        ........
    }