gcc与clang的unordered_map::insert实现差异及STL标准规定问询

现象原因 #

这个差异本质是gcc默认使用的libstdc标准库和clang默认使用的libc标准库，对unordered_map::insert重载的匹配逻辑实现不同，并非gcc和clang编译器本身的语法解析逻辑差异。

std::unordered_map的insert方法存在两个相关重载：

• 非模板重载：std::pair<iterator, bool> insert(const value_type& value);
  其中value_type就是std::pair<const Key, T>，也就是你代码中变量e的类型。
• C++11引入的模板转发重载：template<class P> std::pair<iterator, bool> insert(P&& value);
  设计初衷是支持将可转换为value_type的参数完美转发构造，减少不必要的拷贝开销。

你原始代码中的e是非const的value_type左值，两个标准库的重载匹配逻辑出现了分歧：

1. libc++（clang默认标准库）对模板重载加了SFINAE约束：只有当P不是value_type类型时，模板重载才会参与重载决议。因此这种场景下非模板的const value_type&重载优先级更高，会被优先选中。
2. 你使用的gcc 8.3对应的旧版本libstdc++没有添加这个约束，模板重载会将P推导为value_type&，匹配度比需要额外做const转换的非模板重载更高，因此会选中模板转发重载。

而两个重载的执行逻辑差异直接导致了拷贝次数不同：

• 非模板的insert(const value_type&)重载：执行时会先检查待插入的key是否已存在，如果已经存在直接返回，不会触发拷贝操作。只有第一次插入成功时才会把e拷贝到容器中，因此总共只产生1次拷贝。
• 模板转发的insert(P&&)重载：语义要求先将传入的参数完美转发构造出一个value_type实例，再尝试插入。哪怕后续检查发现key重复、插入失败，这次构造产生的拷贝也已经发生。因此循环10次会触发10次拷贝。

当你把e声明为const类型后，传入insert的参数是const value_type左值，此时非模板的const value_type&重载是完全匹配，优先级高于模板重载，两个标准库都会选中这个非模板重载，输出自然就一致了。

标准规范说明 #

C++标准对这类插入行为是有明确定义的：

1. 对于insert(const value_type&)重载：仅当插入成功（key不存在）时，才会将输入的value拷贝到容器中，插入失败时不会产生拷贝操作。
2. 对于模板转发的insert(P&&)重载：C++17之后明确要求该重载仅当std::is_constructible_v<value_type, P&&>为true时才参与重载决议，同时补充规定当传入参数就是value_type类型时，非模板重载优先级更高，避免不必要的转发构造。

你遇到的差异是旧版本libstdc的实现不符合标准规范导致的，新版本libstdc已经修复了这个问题，和libc++的行为保持一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者konchy