使用copy和back_inserter将矢量附加到其自身时出现错误结果

Question

受到这个问题的启发，询问如何将向量附加到其自身，我的第一个想法是以下（是的，我意识到insert现在是更好的选择）：

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> vec {1, 2, 3};
    std::copy (std::begin (vec), std::end (vec), std::back_inserter (vec));
    for (const auto &v : vec)
        std::cout << v << ' ';
}

但是，这会打印：

1 2 3 1 * 3

每次运行程序时，*都是不同的数字。事实上，只有2被替换是很奇怪的，如果真的有解释的话，我很想听听。继续说，如果我附加到另一个向量（原始向量的副本），它会正确输出。如果我在copy之前加上以下行，它也会正确输出：

vec.reserve (2 * vec.size());

我觉得std::back_inserter是一种将元素添加到容器末尾的安全方法，尽管事先没有保留内存。如果我的理解是正确的，复制行有什么问题？

我认为这与编译器无关，但我使用的是GCC 4.7.1。

Answer 1

std::back_inserter创建一个插入迭代器，用于将元素插入到容器中。每次这个迭代器被取消引用时，它都会在容器上调用push_back，以向容器添加一个新元素。

对于std::vector容器，调用push_back，其中v.size() == v.capacity()将导致重新分配：创建一个新数组来存储向量的内容，其当前内容复制到新数组中，并销毁旧数组。此时，向量中的任何迭代器都是无效的，这意味着它们不能再使用了。

在您的程序中，这包括begin(vec)和end(vec)定义的输入范围，copy算法正从中复制。算法继续使用这些迭代器，即使它们是无效的，因此您的程序显示出未定义的行为。

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即使你的容器有足够的容量，它的行为仍然是未定义的：规范规定，在插入时，"如果没有重新分配，插入点之前的所有迭代器和引用都保持有效"（C++11§23.3.6.5/1）

对push_back的调用相当于在末尾插入，因此您传递给std::copy的末尾迭代器（std::end(vec)）在对push_back进行一次调用后将无效。如果输入范围是非空的，则程序因此表现出未定义的行为。

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请注意，如果使用std::deque<int>或std::list<int>，程序的行为将是明确定义的，因为当添加元素时，这两个容器都不会使迭代器无效。