詳解C++ STL中vector擴(kuò)容機(jī)制
vector是STL提供的動(dòng)態(tài)數(shù)組,它會(huì)在內(nèi)部空間不夠用時(shí)動(dòng)態(tài)的調(diào)整自身的大小,調(diào)整過程中會(huì)有大量的數(shù)據(jù)拷貝,為了減少數(shù)據(jù)拷貝的次數(shù)vector會(huì)在調(diào)整空間的時(shí)候盡量多申請(qǐng)一些空間,這些預(yù)留出的空間可以很大程度上減少拷貝的發(fā)生。
在windows環(huán)境中使用vs運(yùn)行這段代碼
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
void fun(vector<int>&vec){
vec.push_back(1);
cout<<&vec[0]<<vec.size()<<" "<<vec.capacity()<<endl;
}
int main(){
vector<int>vec;
for(int i=0;i<10;i++) fun();
}
打印內(nèi)容依次為,首元素地址,已經(jīng)使用的空間,容器的容量

首先看push_back源碼,第一個(gè)拷貝版本,第二個(gè)移動(dòng)版本,需要注意的是這里第二個(gè)不是萬能引用而是右值引用,下面看emplace_back代碼
void push_back(const _Ty& _Val) { // insert element at end, provide strong guarantee
emplace_back(_Val);
}
void push_back(_Ty&& _Val) { // insert by moving into element at end, provide strong guarantee
emplace_back(_STD move(_Val));
}
emplace_back使用了可變參數(shù),并且對(duì)參數(shù)使用了萬能引用,從而使得可以在插入節(jié)點(diǎn)時(shí)調(diào)用對(duì)應(yīng)的構(gòu)造函數(shù),比如:vector<pair<int,int>>vec;vec.emplace_back(1,2);這么做可以很大程度上簡(jiǎn)化代碼的書寫,同時(shí)還可以減少一次移動(dòng)或是拷貝的過程,decltype(auto)這個(gè)沒什么說的根據(jù)返回值推導(dǎo)返回值類型。
回歸正題,執(zhí)行emplace_back的時(shí)候會(huì)判斷容量是否充足,size!=capacity的時(shí)候會(huì)直接加入元素,否則的話會(huì)調(diào)用_Emplace_reallocate函數(shù)進(jìn)行擴(kuò)容。
template <class... _Valty>
decltype(auto) emplace_back(_Valty&&... _Val) {
// insert by perfectly forwarding into element at end, provide strong guarantee
auto& _My_data = _Mypair._Myval2;
pointer& _Mylast = _My_data._Mylast;
if (_Mylast != _My_data._Myend) {
return _Emplace_back_with_unused_capacity(_STD forward<_Valty>(_Val)...);
}
_Ty& _Result = *_Emplace_reallocate(_Mylast, _STD forward<_Valty>(_Val)...);
#if _HAS_CXX17
return _Result;
#else // ^^^ _HAS_CXX17 ^^^ // vvv !_HAS_CXX17 vvv
(void) _Result;
#endif // _HAS_CXX17
}
下面看擴(kuò)容代碼,代碼有點(diǎn)長(zhǎng)我直接在代碼上加注釋了
template <class... _Valty>
pointer _Emplace_reallocate(const pointer _Whereptr, _Valty&&... _Val) {
// reallocate and insert by perfectly forwarding _Val at _Whereptr
_Alty& _Al = _Getal();
auto& _My_data = _Mypair._Myval2;//使用的長(zhǎng)度
pointer& _Myfirst = _My_data._Myfirst;//容器開始的位置
pointer& _Mylast = _My_data._Mylast;//容器末尾
_STL_INTERNAL_CHECK(_Mylast == _My_data._Myend); // check that we have no unused capacity
const auto _Whereoff = static_cast<size_type>(_Whereptr - _Myfirst);//插入元素的位置,這個(gè)函數(shù)insert也有在用,所以插入的位置不一定在尾部
const auto _Oldsize = static_cast<size_type>(_Mylast - _Myfirst);//容器大小
if (_Oldsize == max_size()) {//長(zhǎng)度超過數(shù)組的最大長(zhǎng)度時(shí)報(bào)錯(cuò)
_Xlength();
}
const size_type _Newsize = _Oldsize + 1;
const size_type _Newcapacity = _Calculate_growth(_Newsize);//調(diào)用擴(kuò)容函數(shù)
const pointer _Newvec = _Al.allocate(_Newcapacity);//申請(qǐng)新的空間
const pointer _Constructed_last = _Newvec + _Whereoff + 1;//計(jì)算新的末尾
pointer _Constructed_first = _Constructed_last;
_TRY_BEGIN
_Alty_traits::construct(_Al, _Unfancy(_Newvec + _Whereoff), _STD forward<_Valty>(_Val)...);//在新的空間添加新的元素
_Constructed_first = _Newvec + _Whereoff;
//下面是根據(jù)插入元素的位置判斷如何拷貝
if (_Whereptr == _Mylast) { // at back, provide strong guarantee
_Umove_if_noexcept(_Myfirst, _Mylast, _Newvec);//移動(dòng),不能移動(dòng)時(shí)拷貝
} else { // provide basic guarantee
_Umove(_Myfirst, _Whereptr, _Newvec);
_Constructed_first = _Newvec;
_Umove(_Whereptr, _Mylast, _Newvec + _Whereoff + 1);
}
_CATCH_ALL//拷貝出現(xiàn)異常的時(shí)候釋放對(duì)應(yīng)的內(nèi)容
_Destroy(_Constructed_first, _Constructed_last);
_Al.deallocate(_Newvec, _Newcapacity);
_RERAISE;
_CATCH_END
_Change_array(_Newvec, _Newsize, _Newcapacity);//更新數(shù)組信息
return _Newvec + _Whereoff;//偏移到新元素的地址
}
下面看擴(kuò)展策略,傳入的_Newsize是_Oldsize + 1,_Max是容器最大容量一般是達(dá)不到的我試著輸出了一下我的環(huán)境下是4611686018427387903,可以看到正常情況下新的容量是以前的容量的1.5倍(不同編譯器的擴(kuò)容策略不一樣,g++中是2),當(dāng)新的容量還不夠的時(shí)候會(huì)轉(zhuǎn)而按需分配。
size_type _Calculate_growth(const size_type _Newsize) const {
// given _Oldcapacity and _Newsize, calculate geometric growth
const size_type _Oldcapacity = capacity();
const auto _Max = max_size();
if (_Oldcapacity > _Max - _Oldcapacity / 2) {
return _Max; // geometric growth would overflow
}
const size_type _Geometric = _Oldcapacity + _Oldcapacity / 2;
if (_Geometric < _Newsize) {
return _Newsize; // geometric growth would be insufficient
}
return _Geometric; // geometric growth is sufficient
}
需要注意的是resize申請(qǐng)機(jī)制是按需分配的,當(dāng)新的容量大于舊的時(shí)候會(huì)更新容量大小,當(dāng)新的大小大于舊的容量的時(shí)候只會(huì)刪除多余的元素而不會(huì)進(jìn)行拷貝,數(shù)組容量不變不會(huì)釋放數(shù)組空間但是多余的元素會(huì)被析構(gòu)掉,詳情運(yùn)行下面這段代碼。
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
class A {
public:
A(){}
int* a = new int(1);
~A() { cout << this << "析構(gòu)"<<endl; }
};
void fun(vector<A>& vec) {
vec.push_back(A());
cout << &vec[0] << " " << vec.size() << " " << vec.capacity() << endl;
}
int main() {
vector<A>vec;
for (int i = 0; i < 10; i++) fun(vec);
vec.resize(5);
cout << vec.capacity()<<endl;
}
以上就是詳解C++ STL中vector擴(kuò)容機(jī)制的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于C++ STL vector擴(kuò)容的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
相關(guān)文章
基于C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的貪吃蛇游戲完整實(shí)例代碼
這篇文章主要介紹了基于C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的貪吃蛇游戲完整實(shí)例代碼,對(duì)于學(xué)習(xí)游戲開發(fā)的朋友有一定的借鑒價(jià)值,需要的朋友可以參考下2014-08-08
C語(yǔ)言安全之?dāng)?shù)組長(zhǎng)度與指針實(shí)例解析
這篇文章主要介紹了C語(yǔ)言安全之?dāng)?shù)組長(zhǎng)度與指針,需要的朋友可以參考下2014-07-07
C++ 17轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)函數(shù)調(diào)用的完美實(shí)現(xiàn)
這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C++ 17如何轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)函數(shù)調(diào)用的完美實(shí)現(xiàn)方法,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家學(xué)習(xí)或者使用C++17具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面跟著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧。2017-08-08
C++實(shí)現(xiàn)學(xué)生選課系統(tǒng)的思路與詳細(xì)過程
C語(yǔ)言是在國(guó)內(nèi)外廣泛使用的一種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C++實(shí)現(xiàn)學(xué)生選課系統(tǒng)的思路與詳細(xì)過程,文中通過實(shí)例代碼介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下2023-01-01
C語(yǔ)言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之雙鏈表&循環(huán)鏈表&靜態(tài)鏈表詳解
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了C語(yǔ)言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中雙鏈表&循環(huán)鏈表&靜態(tài)鏈表的原理與使用,文中的示例代碼講解詳細(xì),感興趣的可以了解一下2022-09-09
C++11 強(qiáng)類型枚舉相關(guān)總結(jié)
這篇文章主要介紹了C++11 強(qiáng)類型枚舉的相關(guān)資料,幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)使用c++11,感興趣的朋友可以了解下2021-02-02
Visual?Studio?2019?Qt?QML?項(xiàng)目環(huán)境搭建常見問題處理
本文主要介紹了Visual?Studio?2019?Qt?QML?項(xiàng)目環(huán)境搭建常見問題處理,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧2025-03-03
Qt實(shí)現(xiàn)編輯數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的方法詳解
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了Qt是如何實(shí)現(xiàn)編輯數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的,文中的示例代碼簡(jiǎn)潔易懂,對(duì)我們深入了解QT有一定的幫助,感興趣的小伙伴可以了解一下2023-02-02
一篇文章帶你了解C++Primer學(xué)習(xí)日記--處理數(shù)據(jù)
今天小編就為大家分享一篇關(guān)于C++對(duì)數(shù)器的使用講解,小編覺得內(nèi)容挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,具有很好的參考價(jià)值,需要的朋友一起跟隨小編來看看吧2021-08-08

