c++move构造函数问题

Question

先贴代码，希望各位高手可以帮忙解答一下

class MyString {
public:

  MyString() : data_(NULL), len_(0) { }

  ~MyString() {
    if (data_ != NULL)
      delete data_;
  }

  explicit MyString(const char *s) {
    InitData(s);
  }

  MyString(const MyString &rhs) {
    InitData(rhs.data_);
    cout << "Copy constructor is called. source: " << rhs.data_ << endl;
  }

  MyString &operator=(const MyString &rhs) {
    if (this != &rhs) {
      if (data_ != NULL) delete data_;
      InitData(rhs.data_);
    }
    cout << "Copy assignment is called. source: " << rhs.data_ << endl;

    return *this;
  }

  MyString(MyString &&rhs) {
    cout << "Move constructor is called. source: " << rhs.data_ << endl;
    len_ = rhs.len_;
    data_ = rhs.data_;
    rhs.len_ = 0;
    rhs.data_ = NULL;
  }

  MyString &operator=(MyString &&rhs) {
    cout << "Move assignment is called. source: " << rhs.data_ << endl;
    if (this != &rhs) {
      len_ = rhs.len_;
      data_ = rhs.data_;
      rhs.len_ = 0;
      rhs.data_ = NULL;
    }
    return *this;
  }

  const char *Get() const {
    return data_;
  }
private:

  char *data_;

  size_t len_;

  void InitData(const char *s) {
    len_ = strlen(s);
    data_ = new char[len_ + 1];
    memcpy(data_, s, len_);
    data_[len_] = 0x0;
  }
};

int main() {
  vector<MyString> vec;

  MyString a("hello"), b("world");

  vec.push_back(move(a));
  vec.push_back(move(b));
}

上面代码的输出结果是

Move constructor is called. source: hello
Move constructor is called. source: world
Copy constructor is called. source: hello

move构造被调用我能理解。但是最后那个拷贝构造函数是怎么乱入的啊，而且偏偏是1条，机器是mac，使用clang++编译，希望可以解答下这个疑问。

Answer 1

楼上解释了为什么会调用拷贝构造函数，我再给你解释一下为什么会乱入。

首先本质原因是vector扩容，一开始容量是0，第一次操作扩容到1，第二次是翻倍为2。

你是用mac下的clang++的，它调用的stl实现应该是libcxx，我们可以通过libcxx里vector的push_back实现源码看出来。

源码可以在这里查看 https://github.com/llvm-mirro...

 if (this->__end_ != this->__end_cap())
    {
    }
    else
        __push_back_slow_path(__x);

__push_back_slow_path的实现是这样的

    allocator_type& __a = this->__alloc();
    __split_buffer<value_type, allocator_type&> __v(__recommend(size() + 1), size(), __a);
    __alloc_traits::construct(__a, _VSTD::__to_raw_pointer(__v.__end_), _VSTD::forward<_Up>(__x));
    __v.__end_++;
    __swap_out_circular_buffer(__v);

可以看出是先扩容，__recommend就是做扩容的工作，随后把新的内容构造出来放在__a的后半段的首位，注意有forward，所以可移动也可拷贝，最后再执行__swap_out_circular_buffer函数。
__swap_out_circular_buffer的实现是这样的：

template <class _Tp, class _Allocator>
void
vector<_Tp, _Allocator>::__swap_out_circular_buffer(__split_buffer<value_type, allocator_type&>& __v)
{
    __annotate_delete();
    __alloc_traits::__construct_backward(this->__alloc(), this->__begin_, this->__end_, __v.__begin_);
    _VSTD::swap(this->__begin_, __v.__begin_);
    _VSTD::swap(this->__end_, __v.__end_);
    _VSTD::swap(this->__end_cap(), __v.__end_cap());
    __v.__first_ = __v.__begin_;
    __annotate_new(size());
    __invalidate_all_iterators();
}

对于迭代器的处理和对于size的处理可以不用看，重点是__alloc_traits::__construct_backward，它负责把之前vector的数据拷贝或者移动到新vector内存区。
__construct_backward的实现是这样的

while (__end1 != __begin1)
{
   construct(__a, _VSTD::__to_raw_pointer(__end2-1), _VSTD::move_if_noexcept(*--__end1));
   --__end2;
}

可以从move_if_noexcept看出它要执行移动操作必须保证是noexcept的，而且这个操作是从end开始的，迭代器一直递减到begin，所以是逆序的。

---

所以在你执行第一次push_back时，检查了容量不够，执行__push_back_slow_path函数，vector扩容到1，并且执行了一次移动构造函数，因为原来的vector是空的，所以不需要进一步处理。

此时就是你的第一次打印 Move constructor is called. source: hello

在你执行第二次push_back时，检查了容量不够，执行__push_back_slow_path函数，vector扩容到2，并且执行了一次移动构造函数。

此时就是你的第二次打印 Move constructor is called. source: world

随后它执行__swap_out_circular_buffer，并调用__alloc_traits::__construct_backward，由于你的移动构造函数不是noexcept的，所以它调用了一次你的拷贝构造函数。

此时就是你的第三次打印 Copy constructor is called. source: hello

---

如果你有更多的元素，你就会发现后续的拷贝构造函数执行顺序是和原vector的顺序反着的，原因上面也说了，操作是从end开始的，迭代器一直递减到begin。

Answer 2

因为你的移动构造函数不是noexcept的。将移动构造函数声明为noexcept(true)，vector就不会调用拷贝构造函数了。

vector的push_back可能会需要扩展存储区。这一过程要将原有数据从原存储区拷贝到新申请的存储区。同时push_back需要保证在添加元素的过程中，若有操作抛出异常，容器保持push_back前的状态。因此，它不能调用可能会抛出异常的移动构造函数。因为从语义上来说，移动构造操作中断(抛出异常)会导致数据损坏。

它会调用可能抛异常的拷贝构造函数，是因为从语义上来说这么做不会导致数据损坏。当然你也可以在拷贝构造函数里搞事情。