在结构体的 STL 映射中，为什么“[ ]”会出现在结构体中？运算符导致结构体的 dtor 被额外调用 2 次？

Question

我创建了一个简单的测试用例，展示了我在正在处理的更大代码库中注意到的奇怪行为。该测试用例如下。我依靠 STL Map 的“[ ]”运算符来创建指向此类结构的映射中的结构的指针。在下面的测试用例中，该行...

TestStruct *thisTestStruct = &testStructMap["test"];

...获取指针（并在地图中创建一个新条目）。我注意到的奇怪的事情是，这一行不仅会导致在映射中创建一个新条目（因为“[]”运算符），而且由于某种原因，它会导致结构的析构函数被额外调用两次。我显然错过了一些东西 - 非常感谢任何帮助！ 谢谢！

#include <iostream>
#include <string>
#include <map>

using namespace std;
struct TestStruct;

int main (int argc, char * const argv[]) {

    map<string, TestStruct> testStructMap;

    std::cout << "Marker One\n";

    //why does this line cause "~TestStruct()" to be invoked twice?
    TestStruct *thisTestStruct = &testStructMap["test"];

    std::cout << "Marker Two\n";

    return 0;
}

struct TestStruct{
    TestStruct(){
        std::cout << "TestStruct Constructor!\n";
    }

    ~TestStruct(){
        std::cout << "TestStruct Destructor!\n";
    }
};

上面的代码输出以下内容...

/*
Marker One
TestStruct Constructor!             //makes sense
TestStruct Destructor!               //<---why?
TestStruct Destructor!               //<---god why?
Marker Two
TestStruct Destructor!               //makes sense
*/

...但我不明白是什么导致了 TestStruct 析构函数的前两次调用？ （我认为最后一次析构函数调用是有意义的，因为 testStructMap 超出了范围。）

Answer 1

std::map<>::operator[] 的功能相当于

(*((std::map<>::insert(std::make_pair(x, T()))).first)).second

语言规范中指定的表达式。正如您所看到的，这涉及默认构造一个 T 类型的临时对象，将其复制到 std::pair 对象中，该对象稍后（再次）复制到地图的新元素（假设它还不存在）。显然，这将产生一些中间T对象。您在实验中观察到这些中间物体的破坏。您错过了它们的构造，因为您没有从类的复制构造函数中生成任何反馈。

中间对象的确切数量可能取决于编译器优化功能，因此结果可能会有所不同。

Answer 2

您正在制作一些看不见的副本：

#include <iostream>
#include <string>
#include <map>

using namespace std;
struct TestStruct;

int main (int argc, char * const argv[]) {

    map<string, TestStruct> testStructMap;

    std::cout << "Marker One\n";

    //why does this line cause "~TestStruct()" to be invoked twice?
    TestStruct *thisTestStruct = &testStructMap["test"];

    std::cout << "Marker Two\n";

    return 0;
}

struct TestStruct{
    TestStruct(){
        std::cout << "TestStruct Constructor!\n";
    }

    TestStruct( TestStruct const& other) {
        std::cout << "TestStruct copy Constructor!\n";
    }

    TestStruct& operator=( TestStruct const& rhs) {
        std::cout << "TestStruct copy assignment!\n";
    }

    ~TestStruct(){
        std::cout << "TestStruct Destructor!\n";
    }
};

结果：

Marker One
TestStruct Constructor!
TestStruct copy Constructor!
TestStruct copy Constructor!
TestStruct Destructor!
TestStruct Destructor!
Marker Two
TestStruct Destructor!

Answer 3

将以下内容添加到 TestStruct 的接口中：

TestStruct(const TestStruct& other) {
    std::cout << "TestStruct Copy Constructor!\n";
}   

Answer 4

您的两个神秘的析构函数调用可能与 std::map 内某处进行的复制构造函数调用配对。例如，可以想象 operator[] 默认构造一个临时 TestStruct 对象，然后将其复制构造到地图中的正确位置。有两个析构函数调用（因此可能有两个复制构造函数调用）的原因是特定于实现的，并且取决于您的编译器和标准库实现。

Answer 5

如果 map 中还没有元素，则 operator[] 会插入到该地图中。

您缺少的是 TestStruct 中编译器提供的复制构造函数的输出，该构造函数在容器管理期间使用。添加该输出，它应该更有意义。

编辑：Andrey 的回答促使我查看 Microsoft VC++ 10 的

中的源代码，您也可以这样做来跟踪所有血淋淋的细节。您可以看到他引用的 insert() 调用。

mapped_type& operator[](const key_type& _Keyval)
    {   // find element matching _Keyval or insert with default mapped
    iterator _Where = this->lower_bound(_Keyval);
    if (_Where == this->end()
        || this->comp(_Keyval, this->_Key(_Where._Mynode())))
        _Where = this->insert(_Where,
            value_type(_Keyval, mapped_type()));
    return ((*_Where).second);
    }

Answer 6

所以教训是 - 如果您关心结构的生命周期，就不要将结构放入映射中。使用指针，或者更好的共享指针

Answer 7

你可以通过这个更简单的代码来检查一下。

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

class AA
{
public:
  AA()            { cout << "default const" << endl; }
  AA(int a):x(a)  { cout << "user const" << endl; }
  AA(const AA& a) { cout << "default copy const" << endl; }
  ~AA()           { cout << "dest" << endl; }
private:
  int x;
};

int main ()
{
  AA o1(1);

  std::map<char,AA> mymap;

  mymap['x']=o1;    // (1)

  return 0;
}

下面的结果显示上面的 (1) 行代码进行 (1 default const) 和 (2 default copy const) 调用。

user const
default const        // here
default copy const   // here
default copy const   // here
dest
dest
dest
dest