C++如何正确获取vector的shared_ptr并减少拷贝构造调用次数

当前代码的额外拷贝开销主要来自两处：

• 核心开销：先在栈上创建局部vector<A> myA，最终调用make_shared<vector<A>>(myA)时会触发vector的拷贝构造，把局部vector里存储的所有A对象全量复制到shared_ptr持有的堆内存vector中，元素量越大这部分开销越高。
• 次要开销：push_back(A(10))会先构造临时A对象，再调用拷贝构造把临时对象复制进vector；另外vector插入过程中动态扩容时，也会触发已有元素的拷贝。

以下方案可以把拷贝次数降到最低，完全消除全量元素拷贝的开销：

• 方案1：直接操作shared_ptr持有的堆vector（改动最小、收益最高）
  从一开始就创建shared_ptr管理的堆上vector，所有插入操作直接针对该实例执行，从根源上消除最后一步的全量拷贝。配合提前预留容量、原地构造方法可以进一步消去冗余拷贝：

  shared_ptr<vector<A>> foo() {
      // 直接在堆上创建目标vector
      auto res = make_shared<vector<A>>();
      // 提前按预估元素数预留容量，避免vector扩容触发的元素拷贝
      res->reserve(2); // 业务场景替换为实际预估的元素总量
      // 用emplace_back直接在vector内存上原地构造A对象，消除临时对象拷贝
      res->emplace_back(10);
      res->emplace_back(20);
  
      return res;
  }
  

  该方案下不会出现任何vector层面的全量元素拷贝，A对象只会在最终存储的内存位置被构造一次。

• 方案2：用移动语义转移局部vector所有权（适合已有逻辑不便重构的场景）
  如果因为业务逻辑需要，必须先在栈上操作局部vector，可以用std::move把局部vector转为右值，触发vector的移动构造。vector的移动构造是O(1)操作，仅复制内部数据指针、容量、大小几个元字段，不会复制任何存储的A对象。

  shared_ptr<vector<A>> foo() {
      vector<A> myA;
      myA.reserve(2);
      myA.emplace_back(10);
      myA.emplace_back(20);
      // 移动构造shared_ptr持有的vector，无元素级拷贝
      return make_shared<vector<A>>(std::move(myA));
  }
  

  注意调用std::move(myA)后，局部变量myA会变为空vector，后续不能再对其做读写操作。

• 若使用C++11及以上版本，可为类A实现轻量的移动构造，即使遇到vector扩容等需要转移元素的场景，开销也远小于拷贝构造
• 所有vector插入场景优先用emplace_back代替push_back(临时对象)，减少不必要的临时对象生成与拷贝
• 提前已知元素数量时必须调用reserve预留容量，避免vector动态扩容时反复分配内存、迁移元素的开销

内容的提问来源于stack exchange，提问作者roy.atlas