std::vector和复制构造函数的调用

[vimacs]

代码:

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

class Base
{
    int i;
public:
    Base(int i_): i(i_) { cout << i << endl; }
    Base(const Base &b): i(b.i) { cout << "Copy " << i << endl; }
    ~Base() { cout << "Destruct " << i << endl; }
};

class VecBase
{
    vector<Base> v;
public:
    void push(int i) { v.push_back(Base(i)); }
    void emplace(int i) { v.emplace_back(i); }
};

int main()
{
    VecBase v;
    v.push(1);
    v.emplace(2);
}

为了观察std::vector中push_back和emplace_back的区别，我写了以上程序。根据输出发现，Base(1)被构造了3次，其中复制构造函数调了2次，Base(2)被构造了1次，没调用复制构造函数。那么Base(1)的复制构造函数被调了2次呢？

首先是 push_back 和 emplace_back 的区别，emplace_back是在 vector 中原地构造，所以没有复制的过程，而用 push_back 的时候，首先在 VecBase::push() 中用 Base(i) 构造了一次，然后在 std::vector<>::push_back() 中复制了一次。

那么还有一次复制构造函数来自哪里？注意到 std::vector 为了支持任意大小，在增加元素的时候会出现扩容操作，而扩容的方法是重新分配空间，然后把数据复制过去，因此会在复制的过程中调用复制构造函数。

为了验证这个想法，可以多往 std::vector 里面增加元素，就是在以上程序中多加 v.emplace(...).

代码:

int main()
{
    VecBase v;
    for (int i = 0; i <= 16; i++) {
        v.emplace(i);
    }
}

在这段程序中，可以发现当 i>0 时，当 i 达到 2^n (n=0,1,2,3,4) 的时候，调用完 Base(i) 构造函数之后，就会对所有小于i的对象逐个执行复制构造函数，然后逐个执行析构函数。这同时可以看出，libstdc++对vector的扩容方式是在放不下数据的时候，对空间进行倍增。

总结一下，如果不想对存在 vector 里面的对象调用太多复制构造函数，就不要经常增大 vector 的容量，否则 vector 容量倍增的时候会对其中的所有对象调复制构造函数。可以先用 std::vector<>::reserve() 预留空间，再做 emplace_back 操作。其他解决方案包括在 vector 中存放指针，这样在容量倍增的时候只复制指针而不是对象本身。

此外，在考虑 move 构造函数的时候，可以发现

代码:

v.push_back(Base(i));

调的是类 Base 的 move 构造函数，因此和

代码:

Base t(i); v.push_back(t)

不同。