为何这段C++代码中拷贝构造函数被调用两次？

测试代码 #

#include <vector>
#include <iostream>

class A{
public:
    A() = default;

    A(const A& obj){
        std::cout << "Copy c-tor" << std::endl;
    }

    A(A&& obj){
        std::cout << "Move c-tor" << std::endl;
    }
};

int main(int argc, char *argv[]){
    std::vector<A> vA;

    std::cout << "Copy ctor will be invoked: " << std::endl;
    auto a = A();
    vA.push_back(a);

    std::cout << "Move ctor will be invoked: " << std::endl;
    vA.push_back(A());

    return 0;
}

实际输出 #

[amirreza@localhost copy]$ g++ copy.cpp 
[amirreza@localhost copy]$ ./a.out 
Copy ctor will be invoked: 
Copy c-tor
Move ctor will be invoked: 
Move c-tor
Copy c-tor

原因分析 #

这是std::vector的扩容机制和异常安全规则共同导致的：

• 第一次push_back：vector初始容量通常为0，插入第一个元素时会分配内存，此时调用拷贝构造函数把a复制到vector中，符合预期。
• 第二次push_back：此时vector的容量已经用完（仅能容纳1个元素），必须重新分配一块更大的内存（通常是原容量的2倍）。这时候需要把旧内存里的元素转移到新内存中。
• 异常安全限制：你的类A的移动构造函数没有标记noexcept，vector为了保证异常安全——如果移动过程中抛出异常，旧内存里的元素还能完整保留——会放弃使用移动构造，转而调用拷贝构造函数来转移旧元素。这就是额外的那一次Copy c-tor的来源。

解决办法 #

• 给A的移动构造函数加上noexcept标记，让vector可以安全地用移动构造来转移元素：

  A(A&& obj) noexcept {
      std::cout << "Move c-tor" << std::endl;
  }
  

• 提前给vector预留足够容量，避免扩容：

  std::vector<A> vA;
  vA.reserve(2); // 预留2个元素的空间
  

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Amir reza Riahi