为何不可复制不可移动类型的pair用emplace_back存入std::vector会报错

首先定义如下不可复制、不可移动，无默认构造函数也无单参数构造函数的结构体X：

struct X
{
    X(int x, int y) { }
    X(const X&) = delete;
    X(X&&) = delete;
};

现有容器std::vector<std::pair<X,X>> v，若X支持单参数构造，我们可以直接使用emplace_back调用std::pair<X,X>的构造函数完成插入。

如果写成如下形式：

v.emplace_back(X(42,42),X(69,69));

会触发X的移动构造函数调用，由于移动构造被显式删除，代码无法编译。因此我们改用std::pair的std::piecewise_construct分段构造语法，写法如下：

v.emplace_back(std::piecewise_construct, std::forward_as_tuple(42,42), std::forward_as_tuple(69,69));

原本预期该写法可以正常编译运行，但实际发现std::vector仍然会尝试调用X的移动构造或拷贝构造函数，导致编译失败。

但如果将容器替换为std::list，上述代码就能正常运行；给X添加<运算符后，创建std::map<X,X>（其节点为X组成的pair）或是std::set<std::pair<X,X>>，使用emplace而非emplace_back插入也能正常工作。

这个差异本质上是不同STL容器的内存模型决定的：

• std::list、std::map、std::set都属于节点式容器：每个元素被存储在独立分配的堆节点中，插入新元素时仅需要创建新节点、调整容器内部的指针指向，永远不需要移动已存在的元素。因此这类容器只要求元素支持原地构造即可，不需要具备拷贝或移动能力。
• std::vector属于连续存储容器：所有元素存储在一整块连续的内存空间中，当插入元素导致当前容量不足时，容器必须申请一块更大的连续内存，将已有元素全部转移到新内存后再释放旧内存。这个转移过程必须调用元素的拷贝构造或者移动构造函数。

由于X类型显式删除了拷贝和移动构造，导致std::pair<X,X>的拷贝、移动构造也被隐式删除，无法满足vector对元素类型的要求，因此编译失败。即便你当前插入时vector剩余容量足够，编译器仍然会做语法检查——因为vector后续随时可能因为新的插入触发扩容，必须保证转移元素的能力存在，所以即使本次插入不需要扩容也无法通过编译。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Michal Dvořák