如何最好地处理未初始化内存的复制交换习语

Question

作为一项学术练习，我创建了一个自定义矢量实现，我希望支持复制非 pod 类型。

我希望容器支持存储不提供默认构造函数的元素。

当我为向量保留内存，然后 push_back 一个元素（它管理它自己的资源并实现了复制和赋值运算符 - 我暂时忽略了移动构造函数）时，我在使用复制交换时遇到了问题该类型的成语。

因为交换发生在仍然是未初始化内存的类型上，所以在交换之后，临时调用的析构函数将尝试释放一些未初始化的数据，这当然会爆炸。

我可以看到一些可能的解决方案。一种是确保所有非 pod 类型都实现一个默认构造函数，并在集合中的每个元素上调用它（放置 new）。我不喜欢这个想法，因为它看起来既浪费又麻烦。

另一种方法是在进行交换之前将容器中类型空间的内存设置为 0（这样临时将为 null 并且调用析构函数将正常运行）。不过，这对我来说有点 hacky，我不确定是否有更好的选择（请参阅下面的代码以获取此示例）您也可以在为一堆元素调用 reserve 之后将所有保留空间 memset 为 0 但是这又是一种浪费。

是否有关于如何为 std::vector 实现这一点的文档，因为调用 reserve 不会为分配的元素调用构造函数，而 resize 会（对于不实现默认构造函数的类型，可以将构造的临时变量作为第二个参数传递接电话）

下面是一些你可以运行来演示问题的代码，我省略了实际的向量代码，但原理保持不变。

#include <iostream>
#include <cstring>

// Dumb example type - not something to ever use
class CustomType {
public:
    CustomType(const char* info) {
        size_t len = strlen(info) + 1;
        info_ = new char[len];
        for (int i = 0; i < len; ++i) {
            info_[i] = info[i];
        }
    }

    CustomType(const CustomType& customType) {
        size_t len = strlen(customType.info_) + 1;
        info_ = new char[len];
        for (int i = 0; i < len; ++i) {
            info_[i] = customType.info_[i];
        }
    }

    CustomType& operator=(CustomType customType) {
        swap(*this, customType);
        return *this;
    }

    void swap(CustomType& lhs, CustomType& rhs) {
        std::swap(lhs.info_, rhs.info_);
    }

    ~CustomType() {
        delete[] info_;
    }

    char* info_;
};

int main() {
    CustomType customTypeToCopy("Test");

    // Mimics one element in the array - uninitialised memory
    char* mem = (char*)malloc(sizeof(CustomType));

    // Cast to correct type (would be T for array element)
    CustomType* customType = (CustomType*)mem;  
    // If memory is cleared, delete[] of null has no effect - all good
    memset(mem, 0, sizeof(CustomType));
    // If the above line is commented out, you get malloc error - pointer 
    // being freed, was not allocated

    // Invokes assignment operator and copy/swap idiom
    *customType = customTypeToCopy;

    printf("%s\n", customType->info_);
    printf("%s\n", customTypeToCopy.info_);

    return 0;
}

任何信息/建议将不胜感激！

解决了！

感谢@Brian 和@Nim 帮助我了解分配（复制/交换）何时有效的用例。

为了实现我想要的，我只需要替换行

*customType = customTypeToCopy;

与

new (customType) CustomType(customTypeToCopy);

调用复制构造函数而不是赋值运算符！

谢谢！

Answer 1

你不使用复制和交换来构建。

为了解决以下问题，您使用复制和交换进行分配：分配的左侧是一个已经初始化的对象，因此它需要在复制右侧的状态之前释放它所拥有的资源或搬进去；但是如果复制或移动构造因抛出异常而失败，我们希望保持原始状态。

如果你在做构造而不是赋值——因为目标未初始化——复制和交换解决的问题不存在。您只需使用placement new 调用构造函数。如果成功，那就太好了。如果它通过抛出异常而失败，该语言保证已经构造的任何子对象都被销毁，并且您只需让异常向上传播；在失败的情况下，目标的状态将与之前相同：未初始化。