STL容器中传递引用的对象的生命周期

Question

我是一名经验丰富的程序员，但对STL仍然比较新，最近遇到了这个问题：

据我所知，STL容器不应该复制它们包含的对象，或者以其他方式影响它们的生命周期，但实验结果却不同。

特别是，字符串类在销毁时应将其底层存储的第一个字符清零，但如果它们在超出作用域之前存储在容器中，则仍然可以访问。例如，请考虑以下示例：

使用命名空间std;

queue<string> strQueue;

const char *genStr(int i)
{
    ostringstream os;
    os << "The number i is " << i;
    strQueue.push(os.str());
    return strQueue.back().data();
}

void useStr()
{
    while(!strQueue.empty())
    {
        cout << strQueue.front() << endl;
        strQueue.pop();
    }
}

int main(int argc, char **argv)
{
    for(int i = 0; i < 40; i++)
    {
        printf("Retval is: %s\n", genStr(i));
    }
    useStr();

    return 0;
}

当genStr()退出时，由于字符串超出了范围，我期望printf只输出“Retval is:”，或者至少调用useStr()会产生未定义的结果，因为重复分配来自额外调用的内存已被覆盖，但两者都返回适当存储的字符串，毫无失败。

我想知道为什么会发生这种情况，但如果不能解释，我很乐意知道是否可以依靠任何旧对象发生这种效果。

谢谢

- Lachlan Pease

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我想补充一点，不要返回一个const char*。使用std::string和std::cout。这就是它们的作用。在我看来，你正在从C转换到C++。字符串类不应该做任何清零其第一个字符的事情。那将是C语言的做法。在C++中，安全性远远超过了那个。 - Puppy

谢谢你的建议 - 我通常使用std :: string和std :: cout（正如您在useStr中看到的那样），printf和返回const char *只是我想证明底层数据仍然良好，我可以依赖它的恐慌尝试。 - Lachlan Pease

Answer 1

据我所知，STL容器通常会复制它们包含的对象。当插入时，当容器自动或显式调整大小时以及在复制容器本身时，它们都会复制它们的内容。大量的复制。

我不确定您从哪里得到STL容器不复制其内容的想法。我能想到的唯一接近的事情是，如果将指针插入STL容器中，则会复制指针本身而不是指向的数据。

此外，您的代码中根本没有涉及引用，因此我对这个问题的标题指的是什么感到困惑。

- Tyler McHenry

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谢谢 - 我的理解是STL容器存储时使用引用而不是复制数据，因为所有存储方法都采用引用。回想起来，这是一个错误的假设，但是为了辩护一下，当时已经很晚了。关于引用的事情，我认为编译器在调用"strQueue.push_back(os.str().data()"时会隐式传递一个指向队列的引用 - 因为push_back只接受引用，我仍然相信这是正确的，但如果我错了，我希望被纠正。 - Lachlan Pease

在C++中，常见的做法是函数和方法通过const引用来接受对象参数（即除了int、float、char之外的东西）。这样在调用函数时避免了复制，但实际上几乎从不意味着该函数将保留对该对象的引用。在容器情况下，容器对象将通过const引用接受要插入的对象，然后将其复制到其永久存储中。这样只需要一次复制而不是两次复制（一次进入参数，然后另一次进入存储）。 - Tyler McHenry

Answer 2

STL容器并不意味着复制它们所包含的对象。STL旨在制作副本。当您插入对象时，它将进行副本，并且有时会在基础存储器调整大小时进行副本。如果您复制的对象在函数超出范围时无效（例如，如果您添加指向局部变量的指针而不是复制局部变量），则可能会导致代码错误。在您的情况下，您不是复制对字符串的引用，而是复制字符串。然后，此复制的字符串存在于strQueue的范围内，因此您看到的行为是完全有效和可靠的。

这里还有一个需要澄清的误解：

特别是，字符串类在销毁时会将其基础存储器的第一个字符清零。

C++通常不会做这种事情。这将是一个隐藏成本，而C ++讨厌隐藏成本:)字符串析构函数不会触及内存，因为一旦析构函数退出，对象就不存在了。访问它是未定义行为，因此C ++实现将在定义良好的代码中执行最快和最节省资源的操作。

- Merlyn Morgan-Graham

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+1给最佳答案，但是有一点措辞上的问题：“超出作用域的对象”不再是对象，只是原始内存... - hjhill

@hjhill：花括号和析构函数哪个先执行？如果一棵树在森林里倒下……我会修正措辞，以消除歧义 :) - Merlyn Morgan-Graham

Answer 3

容器中放入的是对象的副本而不是实际对象。同样地，你得到的也是一个副本。只要你的容器在作用域内，就可以访问这些对象。

- naivnomore

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你得到的不一定是一个副本，除非你自己复制它。int& i = vec.front(); //引用第一个项目 - UncleBens

Answer 4

所有的“STL”（我讨厌这个术语）集合都存储传递给它们的对象的副本，因此集合中对象的生命周期完全独立于原始对象。在正常情况下，集合中对象的副本将保持有效，直到您从集合中删除它或销毁集合为止。

- Jerry Coffin

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出于好奇，你为什么讨厌“STL”这个术语？ - Pedro d'Aquino

@Pedro：我并不讨厌它，但这个名字有点糟糕。标准、模板和库这些词并没有给你任何关于该库有用或相关的指示，而且让人觉得模板是一种专门的技术，而不是你应该在C++应用程序中始终使用的东西。 - Merlyn Morgan-Graham

@Pedro：因为不同的人对它的理解不同，这往往会导致很多误解。甚至“STL”这个词的含义也有所不同。有些人指的是“STandard Library”，有些人则是“Standard Template Library”，等等。即使你指的是标准模板库，你是指委员会15年前提出的库，还是被纳入标准的那部分库，或者是现在以那个名字命名的库？如果你指的是标准库，那么是哪些部分呢？ - Jerry Coffin

根据斯特潘诺夫的说法，“STL”代表“标准模板库”，因此那些认为STL代表“标准库”的人就像把911称作法拉利一样荒谬。http://www.stlport.org/resources/StepanovUSA.html - John Dibling

@John：虽然我非常尊重Alexander Stepanov，但我认为他并没有权力决定特定TLA的唯一解释。更糟糕的是，即使他有这个权力，我们仍然有至少三种不同的解释可供使用。 - Jerry Coffin