C ++ 11

Question

我最近意识到在C ++ 11中添加移动语义（或至少我的实现，Visual C ++）已经积极地（并且非常显着地）打破我的一个优化。 / p>

请考虑以下代码：

#include <vector>
int main()
{
    typedef std::vector<std::vector<int> > LookupTable;
    LookupTable values(100);  // make a new table
    values[0].push_back(1);   // populate some entries

    // Now clear the table but keep its buffers allocated for later use
    values = LookupTable(values.size());

    return values[0].capacity();
}

我按照这种模式执行容器回收：我会重新使用相同的容器而不是销毁和重新创建它，以避免不必要的堆释放和（立即）重新分配。

在C ++ 03上，这很好用 - 这意味着这段代码用于返回1，因为向量是复制元素，而它们的底层缓冲区保持原样。因此，我可以修改每个内部向量，因为它知道它可以使用与之前相同的缓冲区。

但是，在C ++ 11上，我注意到这会导致右侧的 move 移动到左侧，这会向每个元素执行元素移动分配矢量在左侧。这反过来导致向量丢弃其旧缓冲区，突然将其容量减少到零。因此，由于堆分配/释放过多，我的应用程序现在会大大减慢。

我的问题是：这种行为是一个错误，还是故意的？是否甚至由标准指定？

更新

我刚刚意识到这种特定行为的正确性可能取决于a = A()是否可以使指向a元素的迭代器无效。但是，我不知道移动赋值的迭代器失效规则是什么，所以如果你知道它们，你的答案中可能值得一提。

Answer 1

C ++ 11

C ++ 03和C ++ 11之间OP的行为差异是由于移动分配的实现方式。有两个主要选择：

销毁LHS的所有元素。取消分配LHS的底层存储空间。将底层缓冲区（指针）从RHS移动到LHS。
从RHS的元素移动分配到LHS的元素。如果RHS有更多，则销毁LHS的任何多余元素或移动构建LHS中的新元素。

_{我认为如果移动不是noexcept，可以将选项2与副本一起使用。}

选项1使LHS的所有引用/指针/迭代器无效，并保留RHS的所有迭代器等。它需要O(LHS.size())个析构，但缓冲区移动本身就是O（1）。

选项2仅使已销毁的LHS的多余元素的迭代器无效，或者如果发生LHS的重新分配则使所有迭代器无效。它是O(LHS.size() + RHS.size())，因为双方的所有元素都需要照顾（复制或销毁）。

据我所知，无法保证C ++ 11中会出现哪一个（参见下一节）。

理论上，只要可以使用操作后存储在LHS中的分配器释放底层缓冲区，就可以使用选项1。这可以通过两种方式实现：

如果两个分配器比较相等，则可以使用一个分配器解除分配通过另一个分配的存储。因此，如果LHS和RHS的分配器在移动之前比较相等，则可以使用选项1.这是运行时决策。
如果分配器可以传播（移动或复制）从RHS传输到LHS，则LHS中的这个新分配器可用于解除分配RHS的存储。是否传播分配器由allocator_traits<your_allocator :: propagate_on_container_move_assignment确定。这由类型属性决定，即编译时决定。

C ++ 11减去缺陷/ C ++ 1y

在LWG 2321（仍然开放）之后，我们保证：

没有移动构造函数（或移动赋值运算符时容器的allocator_traits<allocator_type> :: propagate_on_container_move_assignment :: value是true）（数组除外）使任何引用无效，指针或指向源元素的迭代器容器。 [注意： end()迭代器不引用任何元素，所以它可能会失效。 - 结束记录]

此需要对于在移动分配上传播的那些分配器的移动分配必须移动vector对象的指针，但不得移动向量的元素。（选项1）

在LWG defect 2103之后，默认分配器在容器的移动分配期间传播，因此OP中的技巧是禁止移动单个元素。

我的问题是：这种行为是一个错误，还是故意的？是否甚至由标准指定？

不，是，不（可以说）。

Answer 2

有关vector移动分配必须如何工作的详细说明，请参阅this answer。当您使用std::allocator时，C ++ 11会将您置于案例2中，委员会中的许多人认为这是一个缺陷，并且已针对C ++ 14更正为案例1。

案例1和案例2都具有相同的运行时行为，但案例2对vector::value_type有额外的编译时要求。案例1和案例2都导致在移动分配期间将内存所有权从rhs转移到lhs，从而为您提供观察到的结果。

这不是错误。这是故意的。它由C ++ 11和forward指定。是的，正如他在回答中指出的那样，有一些小缺陷。但这些缺陷都不会改变你所看到的行为。

正如评论中指出的那样，最简单的解决方法是创建一个as_lvalue帮助程序并使用它：

template <class T>
constexpr
inline
T const&
as_lvalue(T&& t)
{
    return t;
}

// ...

// Now clear the table but keep its buffers allocated for later use
values = as_lvalue(LookupTable(values.size()));

这是零成本，并使您精确地返回C ++ 03行为。它可能不会通过代码审查。你可以更清楚地迭代外部向量中的每个元素clear：

// Now clear the table but keep its buffers allocated for later use
for (auto& v : values)
    v.clear();

后者是我推荐的。前者是（imho）混淆的。

移动分配比复制分配慢 - 错误，功能还是未指定？

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C ++ 11减去缺陷/ C ++ 1y