std::vector、默认构造、C++11 和重大更改

Posted 2023-03-25

【中文标题】std::vector、默认构造、C++11 和重大更改

【英文标题】：std::vector, default construction, C++11 and breaking changes

【发布时间】：2011-08-11 04:21:31

【问题描述】：

我今天遇到了一个非常微妙的问题，我想听听你的意见。

考虑以下花园式的 shared-body-idiom 类：

struct S

    S() : p_impl(new impl) 
private:
    struct impl;
    boost::shared_ptr<impl> p_impl;
;

当您尝试通过以下方式将它们放入向量时，就会出现乐趣：

std::vector<S> v(42);

现在，至少在 MSVC 8 中，v 中的所有元素共享同一个 impl 成员。实际上，造成这种情况的原因是 vector 构造函数：

template <typename T, typename A = ...>
class vector

    vector(size_t n, const T& x = T(), const A& a = A());
    ...
;

在场景下，只有一个S 对象被默认构造，vector 的n 元素是从中复制而来的。

现在，在 C++11 中，有右值引用。所以它不能像这样工作。如果vector 构造为

std::vector<S> v(42);

那么很可能，实现将选择默认构造向量内的n 对象，因为复制构造可能不可用。在这种情况下，这将是一个重大变化。

我的问题是：

C++03 标准是否要求std::vector 必须具有如上定义的构造函数，即。使用默认参数？特别是是否可以保证向量对象的条目被复制而不是默认构造？ C++11 标准对这一点有什么看法？ 我认为这是 C++03 和 C+11 之间发生重大变化的可能性。有没有调查过这个问题？解决了吗？

PS：请不要对上面的类S 的默认构造函数进行cmets。就是这样或实现某种形式的惰性构造。

【问题讨论】：

这简直令人震惊。编译 C++ 代码但在 C++0X 中赋予它新的含义是我能想到的最糟糕的情况。我很想像使用 DOS 4 或 Windows ME 一样传递这只手。

这应该是威胁吗？您是否将 C++0x 与 Windows ME 进行比较？

恕我直言，从一个名叫“6502”的人那里听到这句话有点好笑……

【参考方案1】：

C++03 标准是否要求std::vector 必须具有如上所述定义的构造函数，即具有默认参数？特别是可以保证向量对象的条目被复制而不是默认构造？

是的，指定的行为是x 被复制n 次，以便容器被初始化为包含n 元素，这些元素都是x 的副本。

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C++11 标准对这一点有什么看法？

在 C++11 中，这个构造函数变成了两个构造函数。

vector(size_type n, const T& x, const Allocator& = Allocator()); // (1)
explicit vector(size_type n);                                    // (2)

除了第二个参数不再有默认参数之外，(1) 的工作方式与 C++03 中的相同：x 被复制 @987654328 @次。

已添加 (2) 代替 x 的默认参数。此构造函数值初始化容器中的n 元素。没有复制。

如果您需要旧的行为，您可以通过向构造函数调用提供第二个参数来确保调用 (1)：

std::vector<S> v(42, S());

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我认为这是 C++03 和 C++11 之间发生重大变化的可能性。我认为这是 C++03 和 C++11 之间发生重大变化的可能性。有没有调查过这个问题？解决了？

是的，正如您的示例所示，这确实是一个突破性的变化。

由于我不是 C++ 标准化委员会的成员（而且我没有特别关注邮件中与库相关的论文），我不知道这种重大变化被讨论到何种程度。

【讨论】：

@Alexandre：是的，C++0x 标准库实现的行为会有所不同。不过，我不是标准化委员会的成员，所以我不能肯定你描述的场景是否被讨论过。

@6502：更改是一个深思熟虑的决定，而不是疏忽（我认为很难疏忽地添加构造函数重载 :-P）。我不太确定您在“他们在分配时是否也发生了变化......”中问了什么由于引入了 move ctor 和 move op= 到语言，有些事情发生了变化，但我不确定那是怎么回事会特别影响算法。 （另外，我不是 100% 熟悉去年年底“必须采取的隐含行动”辩论的最终决定是什么……）。

对于它的价值，暂时忽略向后兼容性问题，新规范更好，它应该从一开始就以这种方式指定（或者更确切地说，如果值初始化已经存在于其当前1998 年的形式，那么它应该从一开始就以这种方式指定）。不过，我当然理解您对向后兼容性的担忧。

@Alexandre：那么它不是。还有一些其他情况会破坏向后兼容性。他们只是在可以避免或回报不值得时尽量不这样做。但绝对 100% 向后兼容性多年来一直没有出现。

@Nemo：当然，我正在回复 Alexandre C，“该语言要么向后兼容，要么不向后兼容”。事实并非如此，而且公然如此。如果他想要三分法，“要么语言向后兼容；要么不向后兼容；或者 C++03 中的每个格式良好的程序要么在 C++0x 中维护 C++03 保证的所有行为，要么是在 C++0x 中格式错误”，那么他可以使用该三分法而不是二分法。而且它仍然是“不”，只是不那么明显，我同意遗憾的是我们不能拥有第三个。

【参考方案2】：

我认为您描述的用例的解决方案不是最佳且不完整，这就是您升级到 C++11 时遇到问题的原因。

C++ 总是关心语义，当你用 C++ 编写程序时，你最好理解你的语义。因此，在您的情况下，您希望创建 N 个对象，但是当您不更改它们时，您希望它们共享相同的内存以进行优化。好主意，但如何做到这一点： 1）复制构造函数。 2）静态实现+复制构造函数。 您是否考虑过这两种解决方案？

假设您需要 N 个对象的 M 个向量，如果您选择第一种情况，将分配多少次共享内存？是 M，但是如果我们想创建包含 MxN 个对象的向量，为什么需要分配 M 次内存呢？

所以这里正确的实现是默认指向静态内存，只有在对象改变时才分配内存。在这种情况下，分配 N 个对象的 M 个向量将为您提供... 1 个“共享”内存分配。

在您的情况下，您违反了正确的语义滥用复制构造函数，即： 1）不明显 2) 不是最优的 现在你必须还清。

【讨论】：

-1。您可能完全不同意海报的设计问题，但问题中的程序在旧标准和新标准中都是有效的并且格式正确。问题是在两种标准下它是否是同一个程序，而不是设计决策。