修改矢量后对 vector.back() 的引用的奇怪行为

Question

让我们从这个 C++ 示例代码开始：

#include <vector>
#include <iostream>

int main()
{
    std::vector<int> vec;
    vec.push_back(0);
    for (int i = 1; i < 5; i++)
    {
        const auto &x = vec.back();
        std::cout << "Before: " << x << ", ";
        vec.push_back(i);
        std::cout << "After: " << x << std::endl;
    }
    return 0;
}

代码用g++ test.cc -std=c++11 -O0编译，结果如下：

Before: 0, After: 0
Before: 1, After: 0  
Before: 2, After: 2
Before: 3, After: 3

我期待第二行输出是

Before: 1, After: 1

因为x 是对向量中的一个项目的引用，不能通过将项目附加到向量来修改它。

但是，我目前还没有阅读反汇编代码或进行任何其他调查。另外我不知道这是否是语言标准中未定义的行为。

我想解释一下。谢谢。

Answer 1

push_back 会导致重新分配，如果我们查看draft C++ standard 部分23.3.6.5 向量修饰符 说：

void push_back(const T& x);

void push_back(T&& x);

备注：如果新容量大于旧容量，则会导致重新分配。 如果发生没有重新分配，则插入点之前的所有迭代器和引用仍然有效。

我们可以看到back 为我们提供了一个引用，因此如果有重新分配，它将不再是有效。

Answer 2

vector 迭代器（以及之前对元素的引用）可能在向量被修改后失效。使用它们是不安全的。