为什么 `push_back` 会在向量中触发多个复制构造函数调用？

向量 Push_back 和多次复制构造函数调用的奥秘

使用向量时，人们可能期望 Push_back 操作只需要少量复制构造函数调用。但是，某些情况可能会出现意外行为，例如多次调用。

考虑以下代码片段：

<code class="cpp">class Myint {
    int my_int;
public:
    Myint() : my_int(0) { /* ... */ }
    Myint(const Myint& x) : my_int(x.my_int) { /* ... */ }
};

int main() {
    vector<myint> myints;
    Myint x;

    myints.push_back(x); // Call 1
    x.set(1);
    myints.push_back(x); // Call 2
}</myint></code>

直观上，我们预计有两个复制构造函数调用：一个用于第一个 push_back第二个是另一个。然而，输出却讲述了一个不同的故事：

Call 1 (default constructor)
Call 2 (copy constructor: my_int = 0)
Call 3 (copy constructor: my_int = 0)
Call 4 (copy constructor: my_int = 1)

为什么需要额外的调用？

内部向量动力学

在内部，向量通常会分配一定量的内存贮存。当分配的空间耗尽时，向量必须重新分配更多内存。此重新分配会触发将现有元素复制到新内存中。

在给定的代码中，第二个push_back需要重新分配。尽管 Myint 的构造函数仅被调用两次，但复制构造函数却被使用了 3 次。这是因为复制构造函数用于将第一个元素移动到新分配的内存中，并使用其原始值 (my_int = 0) 进行初始化，然后再次调用复制构造函数来创建第二个元素，并使用更新后的值进行初始化 ( my_int = 1).

优化性能

为了减少这些不必要的副本，建议：

• 预留内存：通过增加向量的初始容量，您可以防止重新分配并最大限度地减少复制操作。
• 使用 Emplace_back：此方法允许您直接就地构造元素，避免复制或移动。

在这种情况下，使用保留来预分配内存可以有效地将复制构造函数调用减少到两次。此外，emplace_back(0) 将完全消除复制，从而实现最佳性能。

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