为什么将容器的元素分配给容器（而不是）定义良好的 C++？

Question

在 C++ 中，存在臭名昭著的自赋值问题：在实现 时operator=(const T &other)，必须小心，this == &other不要this在从 复制数据之前破坏 的数据other。

然而，*this和other可能以比作为同一个对象更有趣的方式交互。即，一个可以包含另一个。考虑以下代码：

#include <iostream>
#include <string>
#include <utility>
#include <vector>
struct Foo {
    std::string s = "hello world very long string";
    std::vector<Foo> children;
};
int main() {
    std::vector<Foo> f(4);
    f[0].children.resize(2);
    f = f[0].children;  // (1)
    // auto tmp = f[0].children; f = std::move(tmp);  // (2)
    std::cout << f.size() << "\n";
}

我希望行(1)和(2)是相同的：程序被明确定义为 print 2。然而，我还没有找到一个编译器+标准库组合，可以与启用的行(1)和地址消毒器一起使用：GCC+stdlibc++、Clang+libc++和 Visual Studio+Microsoft STL 都会崩溃。

奇怪的是，禁用 Address Sanitizer 可以消除崩溃并且程序开始打印2。

为什么标准 C++ 中禁止或允许此操作？

额外问题：相同，但带有f[0].children = f. 额外的问题：使用std::any而不是std::vector<Foo>.

Answer 1

我不相信 (1) 是明确定义的，因为为了将新值复制到f[0]，必须首先销毁驻留在该位置的旧对象，或者至少在const合同下进行修改。

来自std::vector<T,Allocator>::operator=（强调我的）：

如果分配后的分配器*this与旧值不相等，则使用旧分配器来释放内存，然后在复制元素之前使用新分配器来分配内存。否则，可能的话，所拥有的内存*this 可能会被重用。在任何情况下，最初属于的元素*this 可能会被破坏或被逐元素复制分配所替换。

因此，预计在上述所有场景中，对象有可能在复制之前被销毁，并且您会陷入未定义或特定于实现的行为领域。

实际上，为了让向量重新使用该内存，通常需要先进行放置删除，然后进行放置新，在这些情况下，正在复制的引用对象会在该过程中再次被销毁。

即使在最宽松的情况下（即 “被按元素复制赋值替换”），您也可以从Foo::operator=(const Foo&)调用 on开始f[0]将其替换为f[0].children[0]. 该向量f[0].children[0].children是空的，因此复制将导致两个元素都被f[0].children销毁，但目标向量的容量（即 2）保持不变。在到达下一个元素之前，const Foo&最初被复制的元素已经被修改，违反了它的合同，所有的赌注都被取消了。

我认为如果不使用某种自定义垃圾收集分配器，就没有任何自动方法可以防止这种情况。你只需要认识到自我参照问题并避免它。您通过引入副本解决了 (2) 中的问题，这至少是明确定义的。可以更进一步，首先将数据移出容器：

auto tmp = std::move(f[0].children);
f = std::move(tmp);

也许可以通过仔细应用 来更普遍地解决该问题std::shared_ptr，因为您的主要问题是您期望仍引用的数据被破坏。

我认为整个违反 const 对象契约的内容确实是回答您的“额外”问题的关键，而f[0].children = f无需深入了解细节。在这种情况下，children由于需要增加容量，可能会重新分配，并且这样做会修改f本来应该是 const 的内容。