std :: vector :: push_back的成本是成功还是没有效果？

Question

如果我理解正确，std::vector::insert不保证std::vector的提交或回滚（由于显而易见的原因，它会对std::list执行），如果抛出异常在复制或移动期间，因为检查异常的成本很高。我最近看到push_back确保在最后成功插入或没有任何反应。

我的问题如下。假设在push_pack期间，必须调整向量的大小（重新分配发生）。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。假设不保证移动构造函数noexcept，std::vector将使用复制语义。因此，为了保证push_pack的上述行为，std::vector必须检查是否成功复制，如果没有，则通过交换回滚初始向量。这是发生了什么，如果是这样，这不是很昂贵吗？或者，由于重新分配很少发生，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。在C ++ 98/03中，push_back具有很强的保证。 C ++ 11中强烈的动机之一就是不要破坏依赖这种强有力保证的现有代码。

C ++ 11规则是：

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

如果我们是1或2，我们有strong guarantee。如果我们在案例3中，我们只有basic guarantee。因为在C ++ 98/03中，我们总是在案例2中，我们具有向后兼容性。

案例2保持强有力的保证并不昂贵。一个分配新缓冲区，优选地使用诸如第二矢量的RAII设备。复制到其中，并且只有在所有成功完成后，才将*this与RAII设备交换。这是最便宜的做事方式，无论你是否想要强有力的保证，你都可以免费获得。

案例1保持强有力的保证也很便宜。我所知道的最好的方法是首先将新元素复制/移动到新分配的中间。如果成功，则从旧缓冲区移动元素并交换。

比你想要的更多细节

libc++使用相同的算法完成所有3个案例。为此，使用了两个工具：

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

假设重新分配的情况（非重新分配的情况很简单），split_buffer构造时引用了这个vector的分配器，其容量是vector的两倍。 }，并将其起始位置设为this->size()（尽管split_buffer仍为empty()）。

然后将新元素复制或移动（取决于我们所讨论的push_back重载）到split_buffer。如果失败，split_buffer析构函数将取消分配。如果成功，则split_buffer现在具有size() == 1，并且split_buffer在第一个元素之前具有确切this->size()个元素的空间。

接下来，元素以相反的顺序从this移动/复制到split_buffer。 move_if_noexcept用于此目的，其返回类型为T const&或T&&，完全符合上述3种情况所指定的要求。在每次成功移动/复制时，split_buffer正在执行push_front。如果成功，split_buffer现在具有size() == this->size()+1，并且其第一个元素与其分配的缓冲区的开头处于零偏移量。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split_buffer和this交换数据缓冲区。这是noexcept操作。

最后，split_buffer破坏，破坏其所有元素，并释放其数据缓冲区。

不需要尝试捕获。没有额外的费用。一切都按照C ++ 11的规定运行（并在上面进行了总结）。

Answer 2

这就是正在发生的事情，它可能很昂贵。它是decided，push_back的强大保证比移动语义的性能更重要。

Answer 3

重新分配是昂贵的，是的。这就是为什么重新分配的成本会在std::vector::push_back的多次调用中摊销的原因。

最常见的是，通过将旧尺寸乘以某个常数因子（例如1.5或2）来分配新的尺寸块来完成 - 如1,2,4,8,16,32，......

重新分配时，std::vector分配新块，复制元素，销毁旧元素并释放旧块。如果失败（抛出异常），我们可以简单地中止复制过程并开始销毁复制的元素 - 因此最坏情况下的成本是2*(n-1)+d，其中d是释放的成本（我们复制n-1元素，当复制第n个元素时，抛出异常，因此我们销毁n-1个元素，并释放新块）

注意，当移动不是noexcept时，上述情况适用。如果移动是noexcept，则唯一可能的失败点是分配新的内存块（因为析构函数必须是noexcept），并且重新分配过程更简单，更快。

您可以通过使用不同的容器（如问题不存在的std::deque）或事先使用std::vector::reserve来减少重新分配对性能的影响（这需要知道元素计数的估算值）