C++：向量实现和动态内存分配

Question

C++：向量实现和动态内存分配

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我希望了解C++中如何实现vector。以前有一个相关的问题（链接），我看了一下，有一个小问题。假设链接提问中的实现是正确的，请看这段代码：

int main(){
    Vector<int> test2 = test_Vector();
    cout << test2[0] << endl;
    return 0;
}


// below is NOT the STL vector object, but the one in the linked question,
// in which the asker tries to implement STL vector himself/herself 
Vector<int> test_Vector(){
    Vector<int> test;
    test.push_back(5);
    return test;
}

据我理解，test Vector 对象是在本地创建的，所以当 test_Vector 方法返回时，局部对象超出范围，从而调用析构函数并 delete 动态数组。既然代码实际上可以运行并打印出 5，那我猜我的理解是错误的。正确的解释是什么？

- naxchange

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请参阅：返回值优化（RVO） - Andrew Tomazos

RVO（返回值优化）的重要性非常高：经常有新接触C++的程序员因为担心昂贵的复制而找到了不返回对象的复杂方法。但实际上往往根本没有复制。 - juanchopanza

3个回答

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他提供了一个公共的拷贝构造函数（技术上，他没有将拷贝构造函数设为私有），因此标准的C++逻辑会启动并复制对象返回。新对象是局部于main的。在拷贝构造函数内部，分配了新的内存，并将数据复制过去。如果他没有提供拷贝构造函数，它将访问无效的内存（试图访问已释放的指针所占用的内存）。

- Dave

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在现实生活中，通过返回值优化省略复制是非常可能的。 - juanchopanza

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@juanchopanza 确实，但这不是你应该考虑的方式，因为那是一种优化而不是特性，如果复制构造函数存在问题，你会得到根据优化而异的行为。 - Dave

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当然，但是硬币的另一面是你也必须预期可能没有调用复制构造函数（在上述情况中，肯定不会调用），因为这是一种允许改变程序可观察行为的优化。 - juanchopanza

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当 test 被返回时，它的拷贝构造函数会被调用（理论上），该函数会分配一块新的内存并复制 test 的内容。原本在 test_Vector 栈上的 test 会被销毁（理论上），而 test2 则获得了这个拷贝，这意味着赋值运算符会被调用（理论上），它会再次分配内存并从创建临时对象时复制数据。从 test_Vector 返回的临时对象随后会被销毁（理论上）。

如您所见，如果没有编译器优化，这将是一场噩梦 :) 如果您不做太过复杂的事情，编译器很聪明，而且您的情况很简单，则可以跳过 "理论上" 这些字眼。请参阅 this 以获取有关 C++11 的更新信息。

- Jacob Parker

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可以查看英文原文，
原文链接

- paddy · Accepted Answer

你是正确的，但你忽略了一个重要的事情。

因为你返回了一个Vector<int>，所以你应该把它想象成被复制了。这通常会调用复制构造函数，将test复制到一个新的Vector<int>实例中。复制构造函数在链接的问题中实现为：

template<class T>
Vector<T>::Vector(const Vector<T> & v)
{
    my_size = v.my_size;
    my_capacity = v.my_capacity;
    buffer = new T[my_size];  
    for (int i = 0; i < my_size; i++)
        buffer[i] = v.buffer[i];  
}

注意，由于返回值优化（请参见下面的注释中的细节），可能不会调用复制构造函数。在许多情况下，编译器可以优化复制过程，而C ++标准允许这种优化可能会改变程序行为。

无论是复制对象还是应用RVO，最终结果都应该相同。只要遵循正常的面向对象实践，优化就不应破坏您的对象。

无论类型如何，您都应该始终将函数返回值视为按值传递（即复制），然后考虑您的编译器可能正在执行RVO。重要的是不要忘记三原则（或四原则、五原则）。