将具有复制构造函数的对象推入向量时无法避免复制

Question

我试图避免使用emplace_back() 和reserve() 进行复制。但是当我尝试这样做时，我发现自己得到了 3 份副本，原因我无法真正理解。 reserve() 实际上有助于避免复制，但 emplace_back() 实际上对它没有任何作用（在这种情况下与 push_back() 的工作方式相同）。代码如下：

struct Vertex
{
    size_t x, y, z;

    Vertex(size_t x, size_t y, size_t z)
    {
        this->x = x;
        this->y = y;
        this->z = z;
    }

    Vertex(const Vertex& v)
        : x(v.x), y(v.y), z(v.z)
    {
        std::cout << "\nCOPIED!\n";
    }
};

int main()
{
    std::vector<Vertex> vert;

    vert.reserve(3);
    vert.emplace_back(Vertex(1, 2, 3));
    vert.emplace_back(Vertex(4, 5, 6));
    vert.emplace_back(Vertex(7, 8, 9));

    return 0;
}

输出是“复制！”的 3 倍。好吧，我尝试过这样的事情：

    vert.emplace_back(std::move(Vertex(1, 2, 3)));
    vert.emplace_back(std::move(Vertex(4, 5, 6)));
    vert.emplace_back(std::move(Vertex(7, 8, 9)));

将我的对象转换为 r 值，但我又得到了 3 次“复制！”。

然后我尝试使用std::move 推送同一个对象 3 次，然后再次得到相同的结果：

    Vertex vertex(1, 2, 3);
    vert.emplace_back(vertex);
    vert.emplace_back(vertex);
    vert.emplace_back(vertex);

或

    Vertex vertex(1, 2, 3);
    vert.emplace_back(std::move(vertex));
    vert.emplace_back(std::move(vertex));
    vert.emplace_back(std::move(vertex));

我不明白我做错了什么。我使用 MSVS 2022 预览版 C++14。我也尝试在 C++14/17/20 上执行此操作，结果相同。有没有办法摆脱所有的副本？还是我理解错了？

Answer 1

std::move 在这里没用。临时的Vertex 对象已经是一个prvalue，所以将它转换为一个xvalue 不会改变任何东西。该类没有移动构造函数，所以复制初始化不能移动；它必须复制。隐式移动构造函数已被用户定义的复制构造函数禁止。虽然，移动构造函数无论如何都不会比这个类的复制构造函数快。

emplace_back 的工作方式是将参数转发给元素的构造函数。如果您传递的参数是元素类型的对象，那么您调用接受该类的另一个实例的构造函数 - 即复制构造函数（或具有它的类的移动构造函数）。

与其创建一个临时的Vertex 对象，并将其作为参数传递给emplace_back，不如传递三个可以转发给构造函数Vertex(size_t, size_t, size_t) 的size_t 对象。这样您就可以完全避免复制（和移动）Vertex 对象：

vert.emplace_back(1, 2, 3);
vert.emplace_back(4, 5, 6);
vert.emplace_back(7, 8, 9);

Answer 2

由于您为struct Vertex 提供了自定义复制构造函数，因此不会自动生成移动构造函数。如您所见，尝试移动此结构将使用复制构造函数。

添加自定义移动构造函数：

Vertex(Vertex &&v)
    : x(std::move(v.x)), y(std::move(v.y)), z(std::move(v.z))
{
    std::cout << "MOVED!\n";
}

但请注意，除了打印之外，您不需要自定义复制或移动构造函数。隐式生成的就足够了。

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std::move(Vertex(1, 2, 3))

std::move 在这里没有任何改变，因为Vertex(1, 2, 3) 已经是一个右值。

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但emplace_back() .... 在这种情况下与push_back() 的工作方式相同

是的。要让它有所作为，您需要将构造函数参数直接传递给它，如@eerorika 的回答中所述：

vert.emplace_back(1, 2, 3);

这将通过直接在向量中构造对象来摆脱复制/移动。

Answer 3

通过添加默认构造函数使其成为 POD（普通旧数据）：

struct Vertex
{
    size_t x, y, z;

    Vertex() = default;

    Vertex(size_t xx, size_t yy, size_t zz) : x{xx}, y{yy}, z{zz} {}
};