如何正确使用`std::vector.back()`？

Question

我的代码中有一个我不太明白的错误。根据文档，std::vector.back()返回对容器中最后一个元素的引用，所以这就是我所做的：（住在这里）

#include <iostream>
#include <vector>

class Foo {
  public:
    Foo(int id) : id(id) {
        std::cout << "foo " << id << " constructed" << std::endl;
    }
    ~Foo() {
        std::cout << "foo " << id << " destructed" << std::endl;
    }

    int id;
};

int main() {
    std::vector<Foo> foos;
    
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        foos.emplace_back(i);  // construct foo in place
        
        auto& foo = foos.back();
        std::cout << "Play with " << foo.id << std::endl;
    }
    
    for (auto&& foo : foos) {
        std::cout << "I'm foo " << foo.id << std::endl;
    }
    
    return 0;
}

产生以下输出：

foo 0 constructed
Play with 0
foo 1 constructed
foo 0 destructed
Play with 1
I'm foo 0
I'm foo 1
foo 0 destructed
foo 1 destructed

那么，在Foo构造了第二个实例之后，第一个实例就被破坏了，为什么呢？因为auto& foo超出了范围？但是当我打印foos向量时，它仍然有两个 foo，真是令人惊讶！乍一看好像foos.back()是在复制，其实不然。我真正不明白的是，怎么可能构造函数被调用两次而析构函数被调用3次，它们不应该总是成对出现吗？

Answer 1

这里发生的情况是，当您.emplace_back(1)没有std::vector足够的空间容纳两个元素时，它必须重新分配，将所有现有元素复制/移动到新分配，然后是emplace_back新分配。因此，您会看到旧分配中唯一存在的元素被销毁。

.reserve(2)如果您在循环之前，这种情况就会消失： https://godbolt.org/z/oj8fWhznP

foo 0 constructed
Play with 0
foo 1 constructed
Play with 1
I'm foo 0
I'm foo 1
foo 0 destructed
foo 1 destructed

您还可以用来.capacity()检查分配的大小，这确实证实了该理论：https ://godbolt.org/z/a88xfqa7f

--- 0 ---
capacity: 0
foo 0 constructed
capacity: 1
Play with 0
--- 1 ---
capacity: 1
foo 1 constructed
foo 0 destructed
capacity: 2
Play with 1

添加移动/复制构造函数和赋值运算符的日志记录定义可能会让您更好地了解std::vector内部正在执行的操作。