为什么 std::vector 在离开不同范围的同时调用析构函数？

Question

我有一些这样的代码

std::vector<cuarl_path::Path> RoverPlanner::get_paths(const char *filename) const
{
    pugi::xml_document doc;
    doc.load_file(filename);
    pugi::xml_node root = doc.document_element();

    std::vector<cuarl_path::Path> paths;
    for (auto path_node : root.children()) {
        std::vector<cuarl_path::Segment*> segments;
        for (auto segment_node : path_node.children())
        {
            //do stuff to populate the `segments` vector
        }

        cuarl_path::Path* path = new cuarl_path::Path(segments);
        paths.push_back(*path); //Path destructor called here
    }

    return paths;
}

这是调用堆栈

问题似乎是 std::vector "paths" 调用了它的析构函数，但我不明白为什么。范围还没有结束。

Answer 1

paths.push_back(*path);

这有几件事情。

1. 它Path从堆分配的*path对象构造一个副本。

2. 它调整paths向量的大小。这有时可能只涉及增加一个整数，但有时它涉及移动每个现有Path对象并销毁旧对象。

在第一点，你有一个泄漏。 new在空闲存储上分配对象，您始终负责确保它们被清理。将空闲存储中的对象复制到向量中并不会清除空闲存储中的对象。

在第二点中，vector实际上持有实际的对象，而不是对它们的引用。因此，当您调整缓冲区大小时（push_back可以这样做），您必须移动对象的值，然后清理您丢弃的值。

清理就是你正在做的析构函数。

您似乎是 C# 或 Java 程序员。在这两种语言中，对象的实际值真的很难创建——它们想要保留对对象的垃圾收集引用。对象数组实际上是对这些语言中对象的引用数组。在 C++ 中，对象向量是实际包含相关对象的向量。

您的使用new也是一个提示。不需要new那里，也不需要指针：

std::vector<cuarl_path::Path> RoverPlanner::get_paths(const char *filename) const
{
    pugi::xml_document doc;
    doc.load_file(filename);
    pugi::xml_node root = doc.document_element();

    std::vector<cuarl_path::Path> paths;
    for (auto&& path_node : root.children()) {
        std::vector<cuarl_path::Segment*> segments;
        for (auto segment_node : path_node.children())
        {
            //do stuff to populate the `segments` vector
        }

        cuarl_path::Path path = cuarl_path::Path(segments);
        paths.push_back(std::move(path)); //Path destructor called here
    }

    return paths;
}

您仍然会在线上调用路径析构函数（实际上，您会得到一个额外的析构函数），但您的代码不会泄漏。假设您的移动构造函数是正确的（并且实际上正确移动路径的状态），一切都应该正常工作。

现在更高效的版本如下所示：

std::vector<cuarl_path::Path> RoverPlanner::get_paths(const char *filename) const
{
    pugi::xml_document doc;
    doc.load_file(filename);
    pugi::xml_node root = doc.document_element();

    std::vector<cuarl_path::Path> paths;
    auto&& children = root.children();
    paths.reserve(children.size());
    for (auto path_node : children) {
        std::vector<cuarl_path::Segment*> segments;
        for (auto segment_node : path_node.children())
        {
            //do stuff to populate the `segments` vector
        }

        paths.emplace_back(std::move(segments));
    }

    return paths;
}

它摆脱了您正在处理的所有临时变量，并在不再使用时移动资源。

假设有效的移动构造函数，这里的最大收获是我们预先保留了路径向量（节省了 lg(n) 内存分配）并将段向量移动到路径的构造函数中（如果写得正确，可以避免不必要的复制段指针的缓冲区）。

这个版本也没有在有问题的行上调用析构函数，但我认为这不是特别重要；空路径的析构函数的成本应该几乎是免费的，甚至可以优化掉。

我也可能避免了path_node对象的副本，这可能值得避免，具体取决于它的编写方式。