向量::插入的异常安全保证是什么?

What is the exception safety guarantee of vector::insert?

本文关键字：是什么 异常 插入 向量 安全      更新时间：2023-10-16

我想知道，std::vector::insert的异常安全保证到底是什么？我对这个函数的单参数和范围重载都感兴趣。

通常，根据 [container.requirements.general]/10，单元素形式的 insert 对任何容器都有很强的异常保证，但vector::insert是此规则的例外：

[vector.modifiers]/1 适用于vector::insert ; 这里的InputIterator是指插入范围的insert的重载。

如果不是由复制构造函数、移动构造函数、赋值运算符或移动赋值运算符引发的，则T或任何InputIterator操作引发异常，则不会产生任何影响。如果非CopyInsertable T的移动构造函数抛出异常，则未指定效果。

vector 是一个分配器感知容器，这意味着它使用分配器来分配内存和构造其元素 [container.requirements.general]/3

对于受此子句影响的声明allocator_type的组件，存储在这些组件中的对象应使用 allocator_traits<allocator_type>::construct 函数构造并使用 allocator_traits<allocator_type>::destroy 函数销毁。仅为容器的元素类型调用这些函数，而不为容器使用的内部类型调用这些函数。

我认为这意味着本地对象（不是容器的元素）可以在不使用分配器的情况下创建（例如用于复制和交换）。否则，对值类型的 ctor 的要求将毫无意义;分配器的 construct 函数可能具有与值类型的 CTOR 不同的异常保证。

CopyInsertable在 [container.requirements.general]/13 中指定，要求

allocator_traits<A>::construct(m, p, v);

格式正确;其中A是分配器类型，m是A类型，p是指向T的指针，v是类型（const）T的表达式，T是容器的值类型。这是一个参数的就地构造（复制或移动构造）。

同样，指定了 MoveConstructible，但v（始终）是类型 T 的右值。 对于零个或多个参数，EmplaceConstructible遵循相同的形式，而不是v。

序列容器的insert函数对其各种形式的值类型施加了不同的要求[sequence.reqmts];这里包括对vector的其他要求：

    对于类型
  • 为（const T）的左值的单个参数，对于插入N个副本的形式，T应CopyInsertable并CopyAssignable
    • 对于类型为
  • T 的右值的单个参数，T应MoveInsertable并MoveAssignable
  • 对于范围形式，应从取消引用的迭代器 （*） 中EmplaceConstructible T;此外，如果范围的迭代器不是前向迭代器，则MoveInsertable和MoveAssignable

（*） 注意：如果必须调整容器的大小以进行插入（例如，此类迭代器的*i不是值类型），则仅从取消引用的迭代器中EmplaceConstructible是不够的。规范可能要求范围形式继承单元素形式的要求，即MoveAssignable或CopyAssignable。

附带备注：insert的范围形式要求两个迭代器不指向要插入它们的容器。

我将异常规范解释如下：

vector::insert的异常规范中关于CopyInsertable的附加语句可能区分了基本保证和无保证：容器的 dtor 通常需要调用所有元素的 dtor 并释放所有内存（在一般容器需求中）。也就是说，除非行为未指定/未定义，否则基本保证成立。

为什么有将CopyInsertable和移动 ctor 结合起来的要求（而不是用右值allocator::construct），我不知道。move-ctor 仅直接用于不是容器元素的对象（间接可能通过 allocator::construct ）。

关于"无影响"（->强保证）的其他注释不适用于分配器操作（construct）。分配器操作显然不必是例外。由于您可以提供一个非默认分配器，该分配器不使用值类型的复制和移动 ctor 进行construct，因此即使对于construct分配器操作，insert也必须提供强大的异常保证。例如，如果分配器的construct不是 noex，但在调整大小期间，元素不能移动构造，而必须复制。

移动

和复制赋值必须为"无"，因为元素可能需要移动insert;复制和移动 ctor 可能需要为"否"，因为算法中创建了本地对象，因此需要"强保证"。

确切的保证在 C++11 23.3.6.5 中给出：

如果引发异常不是由复制构造函数、移动构造函数、赋值运算符或移动赋值运算符T或任何InputIterator操作引发的，则不会产生任何影响。如果非CopyInsertable T的移动构造函数抛出异常，则未指定效果。

如果 insert 方法在列表末尾插入单个元素并且不需要分配任何内存，则提供强大的异常保证。

如果它必须

添加多个元素，或者必须分配内存，它提供了一个基本的异常保证。 Boost对异常保证有很好的描述。

基本保证：保留组件的不变量，不泄露任何资源。 强有力的保证：操作已成功完成或引发异常，使程序状态与操作开始之前完全相同。 无抛出保证：操作不会引发异常。

这意味着在异常之后，您知道该vector将可用，但它可能没有您插入的所有数据。 所有成功插入的对象都将被完全构造。

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