0
#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

struct A {
  int i = 0;
};

void append(vector<A>& v) {
  auto a = v.back(); // is a allocated on the stack? Will it be cleaned after append() returns?
  ++a.i;
  v.push_back(a);
}

void run() {
  vector<A> v{};
  v.push_back(A{}); // is A{} created on the stack? Will it be cleaned after run() returns?
  append(v);

  for (auto& a : v) {
    cout << a.i << endl;
  }
}

int main() {
  run();
  return 0;
}

上面的代码按预期打印:

0
1

但我有两个问题:

  1. A{} 是在堆栈上创建的吗?run() 返回后会被清理吗?
  2. 是在堆栈上分配的吗?append() 返回后会被清理吗?

更新:

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

struct A {
  int i = 0;

  A() { cout << "+++Constructor invoked." << endl; }

  A(const A& a) { cout << "Copy constructor invoked." << endl; }

  A& operator=(const A& a) {
    cout << "Copy assignment operator invoked." << endl;
    return *this;
  };

  A(A&& a) { cout << "Move constructor invoked." << endl; }

  A& operator=(A&& a) {
    cout << "Move assignment operator invoked." << endl;
    return *this;
  }

  ~A() { cout << "---Destructor invoked." << endl; }
};

void append(vector<A>& v) {
  cout << "before v.back()" << endl;
  auto a = v.back();
  ++a.i;
  cout << "before v.push_back()" << endl;
  v.push_back(a);
  cout << "after v.push_back()" << endl;
}

void run() {
  vector<A> v{};
  v.push_back(A{});
  cout << "entering append" << endl;
  append(v);
  cout << "exited append" << endl;

  for (auto& a : v) {
    cout << a.i << endl;
  }
}

int main() {
  run();
  return 0;
}

输出:

+++Constructor invoked.
Move constructor invoked.
---Destructor invoked.
entering append
before v.back()
Copy constructor invoked.
before v.push_back()
Copy constructor invoked.
Copy constructor invoked.
---Destructor invoked.
after v.push_back()
---Destructor invoked.
exited append
0
0 // I understand why it outputs 0 here. I omitted the actual work in my copy/move constructors overloads.
---Destructor invoked.
---Destructor invoked.

我更新了问题中的代码,添加了复制/移动构造函数。我发现复制构造函数在追加中被调用了 3 次。我理解 auto a = v.back(); 需要一个副本,但其他两个副本也许应该避免?

4

3 回答 3

5

C++ 规范实际上并没有说。

使用v.push_back(A{})A{}部分创建一个临时对象,然后将其移动或复制到向量中,然后丢弃该临时对象。

与局部变量一样,实际上,C++ 标准实际上从未提及“堆栈”,它仅说明应如何处理生命周期。编译器可能使用“堆栈”是一个实现细节。

话虽如此,大多数 C++ 编译器将使用“堆栈”来存储局部变量。例如函数a中的变量。append至于为v.push_back(A{})您创建的临时对象需要检查生成的汇编代码。

对于生命周期,临时对象的生命周期在函数返回时A{}立即结束。push_back并且函数中的生命周期a在函数返回append时结束。append

于 2020-09-08T13:09:34.673 回答
2

在这个函数中

void append(vector<A>& v) {
  auto a = v.back(); // is a allocated on the stack? Will it be cleaned after append() returns?
  ++a.i;
  v.push_back(a);
}

该变量a具有自动存储期限,是函数的局部变量。退出该功能后将不再存在。

在这个函数中

void run() {
  vector<A> v{};
  v.push_back(A{}); // is A{} created on the stack? Will it be cleaned after run() returns?
  append(v);

  for (auto& a : v) {
    cout << a.i << endl;
  }
}

同样,该变量v具有自动存储持续时间,并且是函数的局部变量。当函数完成执行时,变量将被销毁。由于向量的析构函数,向量的所有元素(放置在堆中)也将被销毁。

考虑以下演示程序。

#include <iostream>
#include <vector>

struct A {
  int i = 0;
};

int main() 
{
    std::vector<A> v;
    
    std::cout << "&v = " << &v << "\n\n";
    
    A a;
    
    std::cout << "&a = " << &a << "\n\n";
    
    v.push_back( a );
    
    std::cout << "&v = " << &v << '\n';
    std::cout << "&a = " << &a << '\n';
    std::cout << "&v[0] = " << &v[0] << "\n\n";

    ++a.i;
    
    v.push_back( a );
    
    std::cout << "&v = " << &v << '\n';
    std::cout << "&a = " << &a << '\n';
    std::cout << "&v[0] = " << &v[0] << '\n';
    std::cout << "&v[1] = " << &v[1] << "\n\n";

    return 0;
}

它的输出可能看起来像

&v = 0x7ffc27288dd0

&a = 0x7ffc27288dcc

&v = 0x7ffc27288dd0
&a = 0x7ffc27288dcc
&v[0] = 0x55725232ee80

&v = 0x7ffc27288dd0
&a = 0x7ffc27288dcc
&v[0] = 0x55725232eea0
&v[1] = 0x55725232eea4

如您所见,向量 v 和对象 a 的地址看起来相似,因为它们分配在函数的相同外部块范围内并且具有自动存储持续时间。

&v = 0x7ffc27288dd0
&a = 0x7ffc27288dcc

当新值被推到向量上时,它们不会改变。

但是,例如向量元素的地址

&v[0] = 0x55725232ee80

&v[0] = 0x55725232eea0
&v[1] = 0x55725232eea4

具有不同的表示形式,并且可以在将新元素添加到向量时进行更改,因为它们的内存可以动态重新分配。

编辑:更新问题后,请考虑当向向量添加新元素时,可以调用复制构造函数重新分配向量的元素。您可以使用该方法reserve保留足够的内存以避免其重新分配和该方法emplace_back

于 2020-09-08T13:09:37.347 回答
1

是在堆栈上分配的吗?

该语言中没有“堆栈”存储之类的东西。a有自动存储。

就语言实现而言,这通常意味着变量可能存储在寄存器中、堆栈上或无处。

append() 返回后会被清理吗?

是的。自动变量超出范围时会自动销毁。

A{} 是在堆栈上创建的吗?

A{}是一个临时对象。该语言对临时对象的存储类有点模糊,但对生命周期却很清楚。

run() 返回后会被清理吗?

在这种情况下,临时对象在完整表达式的末尾被销毁,也就是在run返回之前。


在堆栈上分配的向量元素?

不会。矢量元素是在动态存储中创建的。


更新

但也许应该避免另外两个副本?

如果您的最终目标是获得一个包含两个元素的向量,则可以避免像这样的所有副本:

std::vector<A> v(2);
于 2020-09-08T13:25:21.803 回答