std::uninitialized_copy / uninitialized_copy_n

这两个算法把对象拷贝构造到一块未初始化内存区域。与 std::copy 不同，它们不要求目标区域已有对象，而是直接在原始内存上构造。

• uninitialized_copy：复制整个范围
• uninitialized_copy_n：复制指定数量的元素（C++11）

1. 引入

#include <memory>

2. 原理

template<class InputIt, class NoThrowForwardIt>
ForwardIt uninitialized_copy(InputIt first, InputIt last, NoThrowForwardIt d_first);

template<class InputIt, class Size, class NoThrowForwardIt>
ForwardIt uninitialized_copy_n(InputIt first, Size count, NoThrowForwardIt d_first);

• 迭代器要求：输入 InputIterator，输出 ForwardIterator（指向未初始化内存）。
• 复杂度：\( O(n) \) 次拷贝构造。
• 返回值：指向最后一个被构造元素之后的位置。

实现等价于：

template<class InputIt, class NoThrowForwardIt>
NoThrowForwardIt uninitialized_copy(InputIt first, InputIt last, NoThrowForwardIt d_first)
{
    using T = typename std::iterator_traits<NoThrowForwardIt>::value_type;
    NoThrowForwardIt current = d_first;
    try {
        for (; first != last; ++first, (void)++current)
            ::new (static_cast<void*>(std::addressof(*current))) T(*first);
        return current;
    } catch (...) {
        // 销毁已构造的对象
        for (; d_first != current; ++d_first)
            d_first->~T();
        throw;
    }
}

异常安全：如果构造过程中抛出异常，已构造的对象会被销毁，不会泄漏。

3. 用法

(1) 基本用法

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
#include <vector>

int main()
{
    std::vector<std::string> src{"hello", "world"};

    // 分配原始内存（未构造对象）
    std::allocator<std::string> alloc;
    std::string* raw = alloc.allocate(src.size());

    // 在原始内存上拷贝构造
    std::uninitialized_copy(src.begin(), src.end(), raw);

    // 此时 raw[0]、raw[1] 是有效对象
    std::cout << raw[0] << ' ' << raw[1] << '\n';   // hello world

    // 手动销毁并释放
    std::destroy_n(raw, src.size());
    alloc.deallocate(raw, src.size());
}

(2) 谓词与投影

uninitialized_copy 没有谓词或投影参数。ranges::uninitialized_copy 支持投影。

(3) 执行策略

不支持执行策略。内存构造过程需要精确控制异常安全，无法简单并行化。

4. 注意事项

• 目标必须是真正的未初始化内存：如果目标已有对象，应改用 std::copy（否则会重复构造，导致泄漏或未定义行为）。
• 必须手动销毁：构造出的对象需要用 std::destroy 或显式调用析构函数来销毁。
• 异常安全：实现会保证异常时不泄漏已构造的对象。
• 典型用途：std::vector 扩容时把旧元素搬到新内存。
• ranges::uninitialized_copy（C++20）：返回 ranges::uninitialized_copy_result，支持投影。

5. 相关算法

• uninitialized_move：移动到未初始化内存
• uninitialized_fill：填充未初始化内存
• destroy：销毁对象
• copy / copy_if / copy_n：复制到已初始化内存