为什么 std::vector 的交换函数与所有其他容器的交换函数具有不同的 noexcept 规范？

Question

我注意到

std::vector

容器的交换函数具有与所有其他容器不同的 noexcept 规范。具体来说，如果表达式

std::allocator_traits<Allocator>::propagate_on_container_swap || std::allocator_traits<Allocator>::is_always_equal

为 true，但其他容器要求表达式

std::allocator_traits<Allocator>::is_always_equal

为 true。

既然交换函数的行为是相同的，为什么仅在

std::vector

容器中的 noexcept 规范不同？

Answer 1

您问题中讨论的

noexcept

规范是通过C++17通过N4258引入的。本文从

vector

/

string

与其他容器（

deque

、

list

、

map

等）的区别在于

noexcept

移动分配¹规范和

swap

功能，总结下面²：

集装箱	移动作业	swap
vector / string	POCMA || IAE	POCS || IAE
其他	IAE	IAE

对于

vector

和

string

以外的容器，仅依靠

POCMA

来保证移动分配的

noexcept

是不够的。某些实现需要使用移动的分配器分配哨兵以实现移出状态，这可能会引发异常。值得注意的是，微软的

std::set

实现有一个投掷移动赋值运算符。论文解释：

[...] 即使使用 POCMA，我们也不能保证

noexcept

容器是否是基于“某种”节点的（双端队列、列表、关联、无序）：如果分配器传播并且移出的对象需要重新分配，并不总是相等（因为我不能偷 LHS 的记忆）。

现在，关于

swap

，上述推理不适用，因为我们只需要交换所有内容，包括提到的哨兵对象。因此，不需要重新分配，

POCS || IAE

就足够了。 P0177R2中提供了类似的原理：

[...] 不过，这对于交换操作来说不应该是问题，因为预计会交换分配器以及满足不变量的两个数据结构。 [...]

讨论了这些要点后，当前标准似乎可能存在缺陷。一个可能的原因可能是委员会的意图是允许基于节点的容器的

swap

操作根据其移动分配来实现，从而导致与后者相同的

noexcept

规范。不幸的是，N4258 中提到的可能提供进一步见解的讨论是非公开的（来自WG21 Wiki），因此这仍然是推测性的。

为了获得更多见解，我调查了三个主要供应商基于节点的容器的实现，以确定他们为

noexcept

功能提供的

swap

保证。以下是调查结果³：

集装箱	libc++	libstdc++	微软STL
deque	noexcept	noexcept	noexcept
list	noexcept	noexcept	noexcept
forward_list	noexcept	noexcept	noexcept
set	noexcept	noexcept	noexcept
unordered_set	noexcept	noexcept	noexcept

如表中所示，所有这些实现确实为其各自的

noexcept

功能提供了强化的

swap

规范。

---

^{1虽然问题中没有直接解决移动分配，但这里提到它是因为它可能会影响}

noexcept

操作的

swap

规范的设计。
²

POCMA

代表

propagate_on_container_move_assignment

，

POCS

代表

propagate_on_container_swap

，

IAE

代表

is_always_equal

。为了简洁起见，此处省略了诸如

Compare

规范之类的谓词。
^{3与之前的脚注类似，为简洁起见，谓词规范已被省略。}