关于c++中vector的push_back、拷贝构造copy constructor和移动构造move constructor

问题来自C++ Primer的第十三章练习题的13.48.是这样说的：

定义一个vector<String>并在其上多次调用push_back运行你的程序，并观察String被拷贝了多少次。

其中String是在习题中自己写的一个类似标准库string的类。（第一次看，自己写的String类确实有点挫，于是直接用了github上找到的CppPrimer答案中的String类。

//String.hclass String {
public:String() : String("") {}String(const char*);String(const String&);String& operator=(const String&);String(String&&);String& operator=(String&&);~String();const char* c_str() const { return elements; }size_t size() const { return end - elements; }size_t length() const { return end - elements - 1; }private:std::pair<char*, char*> alloc_n_copy(const char*, const char*);void range_initializer(const char*, const char*);void free();private:char* elements;char* end;std::allocator<char> alloc;
};std::pair<char*, char*> String::alloc_n_copy(const char* b, const char* e)
{auto str = alloc.allocate(e - b);return{ str, std::uninitialized_copy(b, e, str) };
}
void String::range_initializer(const char* first, const char* last)
{auto newstr = alloc_n_copy(first, last);elements = newstr.first;end = newstr.second;
}
String::String(const char* s)
{char* sl = const_cast<char*>(s);while (*sl) ++sl;range_initializer(s, ++sl);
}
String::String(const String& rhs)
{range_initializer(rhs.elements, rhs.end);std::cout << "copy constructor" << std::endl;
}String& String::operator=(const String& rhs)
{auto newstr = alloc_n_copy(rhs.elements, rhs.end);free();elements = newstr.first;end = newstr.second;std::cout << "copy-assignment operator" << std::endl;return *this;
}
String::String(String &&s) :elements(s.elements), end(s.end)
{s.elements = s.end = nullptr;cout << "move constructor" << endl;
}
String& String::operator=(String &&s)
{if (this != &s){free();elements = s.elements;end = s.end;s.elements = s.end = nullptr;}cout << "move-assignment operator" << endl;return *this;
}
void String::free()
{if (elements) {std::for_each(elements, end, [this](char& c) { alloc.destroy(&c); });alloc.deallocate(elements, end - elements);}
}
String::~String()
{free();
}

String类中定义了拷贝构造和移动构造函数，并且在调用的时候打印提示信息。

一开始遇到的问题是（那时候书上还没有讲到移动构造函数，相当于把上面头文件中的移动构造给注释掉，只有拷贝构造），我随便写了测试：

void printInfo(vector<String> &v)
{cout << "size:" << v.size() << "  " << "capacity:" <<  v.capacity() << endl;
}
int main()
{String s0("hello");vector<String> vec;printInfo(vec);vec.push_back(s0);printInfo(vec);vec.push_back(s0);printInfo(vec);vec.push_back(s0);printInfo(vec);vec.push_back(s0);printInfo(vec);system("pause");return 0;
}

结果是这样的：

由于push_back是调用的copy constructor，可以看到每一次push_back除了调用一次copy constructor外还要额外调用多次。当时我没想到是因为vector中的预留空间不足，需要额外分配空间（其实就是这个原因）。

而以上是没有移动构造的时候。下面加入了移动构造后，结果变成了：

这次更加直观了，可以看到，每次push_back在copy之前还要首先将已有的元素通过调用move constructor来移动，留出空间，然后再copy添加元素。之前之所以调用的全是copy constructor是因为没有定义move constructor，而此时编译器也不会自动合成（primer后面有说），这时候只能调用拷贝构造，效率就降低了。

那么可以预料，如果在测试之前首先调用vector的reserve方法预留出空间，那么就不需要一次次调用move constructor了。

结果如下：

这次在push_back之前加了一句

vec.reserve(4);

于是不再需要分配空间。

结论：vector添加元素在空间不够的时候需要重新分配，此时对于原来已有的元素会调用对象类的move constructor，而如果对象类没有定义移动构造，则会使用copy constructor。所以给类添加移动构造函数可以在很多时候提高效率，因为没有它只能用拷贝构造来替代，而编译器又不会自动合成一个。

Cpp Primer是本好书，就是第一次啃有点慢= =。

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