std::vector::push_back 有前置条件吗？答案

【问题标题】：Does std::vector::push_back have pre-conditions?std::vector::push_back 有前置条件吗？
【发布时间】：2013-01-05 04:53:00
【问题描述】：

在comments on Andrzej's move constructor article 中，我发布了一个已移动的对象可以调用任何没有前置条件的成员函数。我给出了示例 std::vector::front 作为一个函数，您不能在已移动的 std::vector 上调用该函数，因为它具有向量不为空的前提条件。我给出了std::vector::empty、std::vector::push_back 和std::vector::reserve 的示例，作为您可以（但不应该）调用从std::vector 移出的函数，因为它们没有前置条件。

然而，这让我开始思考。 std::vector::push_back 要求主机系统上有足够的连续内存可用。这对于 std::vector 对象来说并不是一个要求，因为它是关于它正在运行的系统，但在我看来这仍然是一个先决条件。

移动构造函数使对象处于有效但未指定状态的上下文是什么，它是否适用于std::vector::push_back 的潜在内存不足情况？特别是，如果std::vector::push_back 在移动之前可以工作，那么它是否保证在之后也可以工作（忽略其他进程耗尽内存等问题）？

供参考：§ 17.6.3.1

Table 20 — MoveConstructible requirements [moveconstructible]
Expression  Post-condition
T u = rv;   u is equivalent to the value of rv before the construction
T(rv)       T(rv) is equivalent to the value of rv before the construction
rv’s state is unspecified [ Note:rv must still meet the requirements of the library compo-
nent that is using it. The operations listed in those requirements must work as specified
whether rv has been moved from or not. — end note ]

【问题讨论】：

从vector 移出的push_back 是合法的，但毫无意义。 vector 在 push_back 之前和之后都处于有效但未指定的状态，除非如果成功，您现在知道最后一个元素是什么。
我完全同意你的观点（我在博客上的帖子中强调了一点），我只是从严格的语言角度想知道。

标签： c++ c++11 language-lawyer move-constructor preconditions

【解决方案1】：

如果内存不足，则push_back 会以std::bad_alloc 异常退出，并且后置条件不适用。 vector 对象保持其原始状态。

当向量达到容量时，会发生以下情况：

分配一个更大的块。如果这引发bad_alloc 异常，请将其传递给用户。从未修改过任何内容。
如果类型不可移动，或可移动但移动构造函数可能抛出异常，则将序列的元素复制到更大的块中。如果构造函数抛出异常，则销毁较大块中的所有内容，然后释放它，然后重新抛出异常。
如果类型是可移动的并且移动构造函数是noexcept，则将元素移动到更大的块中。这必须成功。如果它违反了 noexcept 规范，那么实现不必尝试将内容移回（这可能而且很可能也会失败。）
销毁原来的内存块，保留新的。

“有效但未指定”在此上下文中没有任何更深层次的含义。用户根本不应该对其中的内容做出假设。但是检查它以发现内容，或者忽略内容并添加更多内容，都可以。

从逻辑上讲，任何对象都应该留空或保持其原始状态。我似乎记得vector 实际上被指定为空，许多程序员都这样认为，无论正确与否。

【讨论】：

我不认为vector 被指定为空。对于 GCC 的forward_list，我故意不要在未移动存储的移动分配之后清空右值列表（即分配器不传播或分配器不相等）所以列表的节点不会被释放，并且可以被后续分配重用。对于 GCC 的 vector，它是空的（因为在右值上执行 clear() 只会破坏元素并且不会释放内存），但我认为这不是标准所要求的。

【解决方案2】：

移动构造函数使对象处于有效但未指定状态的上下文是什么，它是否适用于 std::vector::push_back 的潜在内存不足情况？

不，它不适用。有足够的内存来执行push_back 不是先决条件。当系统没有更多内存时调用push_back 是可以的（通常程序不可能提前知道分配是否成功）并且如果没有足够的内存则会出现异常。这只是push_back 的正常行为，而不是违反先决条件。

特别是，如果 std::vector::push_back 在移动之前可以工作，那么它是否保证在移动之后也可以工作（忽略其他进程耗尽内存等问题）？

尝试push_back 是合法的，但不能保证有效。移动后，向量的存储可能已移动到移动的目标，push_back 可能会导致重新分配失败并抛出 bad_alloc。

但忽略分配失败，push_back 将成功，正如霍华德的评论所说，现在你以前有未知数量元素的向量有一个未知数加一。有效但不是很有用。

【讨论】：