c++ - std::vector::push_back 的成本是成功还是无效？

Question

如果我理解正确，std::vector::insert不保证 std::vector 的提交或回滚s(出于明显的原因，它适用于 std::lists)在复制或移动期间抛出异常的情况下，因为检查异常的成本很高。我最近看到 push_back 确实可以保证最后插入成功或什么也没有发生。

我的问题如下。假设在 push_pack 期间必须调整 vector 的大小(发生重新分配)。在这种情况下，必须通过复制或移动语义将所有元素复制到新容器中。假设移动构造函数不能保证 noexcept，那么 std::vector 将使用复制语义。因此，为了保证 push_pack 的上述行为，std::vector 必须检查复制是否成功，如果没有，则通过交换初始 vector 回滚。这是正在发生的事情吗？如果是这样，这不是很贵吗？或者，因为很少发生再分配，可以说摊销成本很低？

Answer 1

在 C++98/03 中，我们(显然)没有移动语义，只有复制语义。而在 C++98/03 中，push_back有强有力的保证。 C++11 的主要动机之一是不破坏依赖这种强保证的现有代码。

C++11 规则是:

1. 如果 is_nothrow_move_constructible<T>::value为真，移动，否则
2. 如果 is_copy_constructible<T>::value为真，复制，否则
3. 如果 is_move_constructible<T>::value为真，移动，否则
4. 代码格式不正确。

如果我们在 1 或 2 的情况下，我们有 strong guarantee .如果我们在案例 3 中，我们只有 basic guarantee .由于在 C++98/03 中，我们总是在情况 2 中，因此我们具有向后兼容性。

案例2不贵，维护强保。分配新缓冲区，最好使用 RAII 设备，例如第二个 vector 。复制到其中，只有当所有这些都成功时，交换 *this与 RAII 设备。这是最便宜的做事方式，无论您是否想要强有力的保证，而且您都可以免费获得。

案例 1 也很便宜，可以保持强大的保证。我知道的最好方法是首先将新元素复制/移动到新分配的中间。如果成功，则将元素从旧缓冲区中移出并交换。

比您可能想要的更多细节

libc++使用相同的算法完成所有 3 种情况。为此，使用了两个工具:

1. std::move_if_noexcept
2. 非标准 vector - 类似容器，其中数据是连续的，但可以从分配的缓冲区开头的非零偏移量开始。 libc++ 调用这个东西 split_buffer .

假设重新分配情况(非重新分配情况很简单)，split_buffer是参照这个 vector 构造的的分配器，容量是 vector 的两倍, 并将其起始位置设置为 this->size() (虽然 split_buffer 仍然是 empty() )。

然后将新元素复制或移动(取决于我们正在谈论的 push_back 重载)到 split_buffer .如果失败，split_buffer析构函数撤消分配。如果成功，则 split_buffer现在有size() == 1 ，以及 split_buffer正好有 this->size() 的空间第一个元素之前的元素。

接下来元素从this 以相反的顺序移动/复制到split_buffer . move_if_noexcept 用于此，返回类型为 T const&或 T&&完全符合上述 3 种情况的要求。在每次成功移动/复制时，split_buffer正在做 push_front .如果成功，split_buffer现在有size() == this->size()+1 , 并且它的第一个元素是从它分配的缓冲区开始的零偏移量。如果任何移动/复制失败，split_buffer的析构函数会破坏 split_buffer 中的任何内容并释放缓冲区。

接下来是split_buffer和 this交换他们的数据缓冲区。这是 noexcept操作。

最后是 split_buffer destructs，销毁其所有元素，并释放其数据缓冲区。

无需 try catch 。没有额外的费用。一切都按照 C++11 的规定运行(并在上面总结)。