向量分配是否会使“保留”无效？

Question

假设我写

std::vector<T> littleVector(1);
std::vector<T> bigVector;

bigVector.reserve(100);
bigVector = littleVector;

标准是否规定bigVector 仍将保留 100 个元素？或者如果我要使用push_back 99 个元素，我会经历内存重新分配吗？也许它甚至因 STL 实现而异。

这在之前讨论过here，但没有给出标准参考。

Answer 1

不幸的是，该标准没有详细说明分配器感知序列容器分配的行为，严格来说确实是不一致的。

我们知道（从表 28 和 23.2.1p7）如果 allocator_traits<allocator_type>::propagate_on_container_copy_assignment::value 是 true，那么分配器在复制分配时被替换。此外，从表 96 和表 99 中我们发现，复制分配的复杂性是线性，操作a = t 的后置条件是a == t，即（表 96）distance(a.begin(), a.end()) == distance(t.begin(), t.end()) && equal(a.begin(), a.end(), t.begin())。从 23.2.1p7 开始，复制赋值后，如果分配器传播，则a.get_allocator() == t.get_allocator()。

关于向量容量，23.3.6.3 [vector.capacity]有：

5 - 备注： 重新分配使所有引用序列中元素的引用、指针和迭代器无效。保证在调用 reserve() 之后发生的插入过程中不会发生重新分配，直到插入会使向量的大小大于 capacity() 的值。

如果我们以library DR341 作为阅读标准的指南：

但是，23.3.6.3 [vector.capacity] 第 5 段的措辞阻止了在调用 reserve() 之后减少向量的容量。这使习语无效，因为这样可以防止 swap() 减少容量。 [...]

通过在 23.3.6.3 中添加段落解决了 DR341：

void swap(vector<T,Allocator>& x);
7 - 效果：将*this的内容和capacity()与x的内容交换。
8 - 复杂性： 恒定时间。

结论是，从图书馆委员会的角度来看，如果在 23.3.6.3 中提及，操作只会修改 capacity()。 23.3.6.3 下未提及复制分配，因此不会修改capacity()。 （移动分配也有同样的问题，特别是考虑到Library DR2321 的建议解决方案。）

显然，这是标准中的一个缺陷，因为复制分配传播不相等的分配器必须导致重新分配，这与 23.3.6.3p5 相矛盾。

我们可以期待并希望通过以下方式解决这个缺陷：

• 在非分配器修改复制分配上的非缩减 capacity()；
• 未指定 capacity() 分配器修改复制分配；
• 在非分配器传播移动分配上非缩减 capacity()；
• source-container capacity() on allocator-propagating move assignment。

但是，在当前情况下，直到澄清这一点，您最好不要依赖任何特定行为。幸运的是，有一个简单的解决方法可以保证不会减少capacity()：

bigVector.assign(littleVector.begin(), littleVector.end());

Answer 2

operator= 对标准容器的唯一要求是之后的 src == dst，如表 96（在 23.2，一般容器要求中）中所指定。再者，同一张表指定operator ==的含义：

distance(lhs.begin(), lhs.end()) == distance(rhs.begin(), rhs.end()) // same size
  && equal(lhs.begin(), lhs.end(), rhs.begin()) // element-wise equivalent

请注意，这不包括任何方式的容量。除了capacity() >= size() 的一般不变量之外，标准的任何其他部分也没有提到容量。因此，分配后的容量值是未指定的，只要保持分配器要求，容器就可以随意执行分配。

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通常，您会发现实现的行为是这样的

• 如果分配器比较相等并且 dst 有足够的容量，它将保留其旧存储，
• 否则它将为新元素分配足够的存储空间，并且
• 在任何情况下都不会关心 src 的容量是多少。

当然，移动分配是另一回事。由于一般是通过窃取源存储来实现的，所以容量也会被占用。

Answer 3

这取决于分配器特征。

这是http://en.cppreference.com/w/cpp/container/vector/operator%3D的摘录：

如果 std::allocator_traits::propagate_on_container_copy_assignment() 为真，则目标分配器被源分配器的副本替换。如果目标分配器和源分配器不相等，则使用目标（*this）分配器释放内存，然后在复制元素之前使用其他分配器分配内存。（C++11 起）

基本上，如果分配器不兼容（如果它们无法释放彼此的内存），则使用新分配器重新分配内存。

向量实现之间无关紧要，分配器实现之间应该无关紧要（这是有道理的）。