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  • vector内存增长方式

    首先必须要了解vector是一种特殊的数组,因此其内存必然是连续的

    其次它的连续是建立在不断地对内存的预分配上的,即不断地销毁当前,重新建立内存,效率有点低。所以存在几个函数capacity, size

    一、前言

        首先说明,vector可以理解为动态数组,既然是数组,那么它在内存中就应该是一块连续的内存,但vector是如何支持动态增长的呢?关于这个问题,网上有很对说法,但其中有些说法是错误的,最近看到有一篇博友的解释就非常正确vector空间动态增长,这里就针对的他的解释进行进一步的阐述,并进行实际验证。

    二、vector内存增长方式

       C++primer中多次明确指出对vector使用的建议是:先创建一个空的vector对象,然后再运行时再利用vector的成员函数push_back向其中添加元素。先以此来验证vector的内存的自动增长,程序说明为:创建一个空的vector a,然后采用push_back向其中添加元素,共迭代10次,运行环境为VS2010IDE

    #include <iostream>

    #include <vector>

    using namespace std;

    int main()

    {

        vector<int> a;

        cout << "a.size(): " << a.size() << "       a.capacity(): " << a.capacity() << endl;

        for (int i = 0; i < 10; i++)

        {

            a.push_back(i);

            cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;

        }

        return 0;

    }

    运行结果为:

        在分析结果之前,首先介绍与vector的内存布局,然后再介绍与内存增长相关的四个函数,分别为size()、capacity()、reserve()、resize()函数。

    (1)vector内存布局

        start迭代器指向已用空间的首元素,finish指向已用空间的尾元素的下一个位置,end_of_storage指向可用空间的末尾。

    (2)size()、capacity()、reserve()、resize()函数

        size()函数返回的是已用空间大小,capacity()返回的是总空间大小,capacity()-size()则是剩余的可用空间大小。当size()和capacity()相等,说明vector目前的空间已被用完,如果再添加新元素,则会引起vector空间的动态增长。reserve(n)预先分配一块较大的指定大小的内存空间,其中n为分配空间大小;resize()成员函数只改变元素的数目,不改变vector的容量。

        再看刚刚的运行结果,首先可以确定,在VS2010的编译器里面每次并不是增长固定的内存,可以看出是增长当前内存的一半。而且由于我们的程序没有调用reserve(n)函数预先分配一块内存,所以内存增长是编译器自动完成的。这个自动增长包括重新分配内存空间、拷贝原空间、释放原空间三个过程,具体策略为当添加元素时,如果vector空间大小不足,则会以原大小的1.5倍另外配置一块较大的新空间,然后将原空间内容拷贝过来,在新空间的内容末尾添加元素,并释放原空间。也就是说vector的空间动态增加大小,并不是在原空间之后的相邻地址增加新空间,因为vector的空间是线性连续分配的,不能保证原空间之后有可供配置的空间。这就解释了上述程序的运行结果。

        但是,针对以上自动完成的内存增长过程,由于包括重新分配内存空间、拷贝原空间、释放原空间等步骤,这些过程会降低程序效率,因此可以使用reserve(n)预先分配一块较大的指定大小的内存空间,这样当指定大小的内存空间未使用完时,是不会重新分配内存空间的,这样便提升了效率。下面对上一个程序进行扩展如下,即再定义一个vector b,预先分配10个内存,进行11次push_back操作

    #include <iostream>

    #include <vector>

    using namespace std;

    int main()

    {

        vector<int> a;

        cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;

        for (int i = 0; i < 10; i++)

        {

            a.push_back(i);

            cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;

        }

        cout << endl;

        vector<int> b;

        b.reserve(10);

        for (int i = 0; i < 10; i++)

        {

            b.push_back(i);

            cout << "b.size(): " << b.size() << "   b.capacity(): " << b.capacity() << endl;

        }

        b.push_back(11);

        cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;

        cout << endl;

        return 0;

    }

    运行结果如下:

        可以看到,在调用了reserve(10)进行预先内存分配之后,前10次push_back操作vector b 的capacity并没有增长,但是在第11次push_back操作时,由于当前b的size() > capacity(),所以vector自动进行了内存扩充,由10变为15(1.5倍)。也就是说,前10次能避免每次都进行内存扩充,能有效提高效率,但是第11次就不会。但有一点要注意,如果在当前容量没有用完的情况下,再一次调用reserve(n)函数时,只有当n > 当前capacity()时,vector当前容量才会改变。再对上述程序进行扩展,分别加上b.reserve(13)和reserve(20),如下

    #include <iostream>

    #include <vector>

    using namespace std;

    int main()

    {

        vector<int> a;

        cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;

        for (int i = 0; i < 10; i++)

        {

            a.push_back(i);

            cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;

        }

        cout << endl;

        vector<int> b;

        b.reserve(10);

        for (int i = 0; i < 10; i++)

        {

            b.push_back(i);

            cout << "b.size(): " << b.size() << "   b.capacity(): " << b.capacity() << endl;

        }

        b.push_back(11);

        cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;

        cout << endl;

        b.reserve(13);

        cout << "after b.reserve(13):" << endl;

        cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;

    b.reserve(20);

        cout << "after b.reserve(20):" << endl;

        cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;

        return 0;

    }

    运行结果为:

     可以看到,在加上b.reserve(13),容器b的capacity并没有由15变为13,但加上 b.reserve(20)时却变化了;这也验证了上述结论。

       对于resize()成员函数只改变元素的数目,不改变vector的容量的说法可以从下面的程序进行验证:

    #include <iostream>

    #include <vector>

    using namespace std;

    int main()

    {

        vector<int> a;

        cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;

        for (int i = 0; i < 10; i++)

        {

            a.push_back(i);

            cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;

        }

        cout << endl;

        vector<int> b;

        b.reserve(10);

        for (int i = 0; i < 10; i++)

        {

            b.push_back(i);

            cout << "b.size(): " << b.size() << "   b.capacity(): " << b.capacity() << endl;

        }

        b.push_back(11);

        cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;

        cout << endl;

        b.reserve(13);

        cout << "after b.reserve(13):" << endl;

        cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;

        b.resize(5);

        cout << "after b.resize(5):" << endl;

        cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;

    for (int i = 0; i < b.size(); i++)

        {

            cout << b[i] << endl;

        }

        return 0;

    }

    运行结果为:

    可以看到,在加上resize(5)之后,容器的capacity()并没有增长,只是size()变为了5,而且通过打印vector元素可知,只截取了前五个元素。

    ————————————————

    版权声明:本文为CSDN博主「赵同学」的原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。

    原文链接:https://blog.csdn.net/qq_26849233/article/details/70738621

    一、前言
        首先说明,vector可以理解为动态数组,既然是数组,那么它在内存中就应该是一块连续的内存,但vector是如何支持动态增长的呢?关于这个问题,网上有很对说法,但其中有些说法是错误的,最近看到有一篇博友的解释就非常正确vector空间动态增长,这里就针对的他的解释进行进一步的阐述,并进行实际验证。
    二、vector内存增长方式
       C++primer中多次明确指出对vector使用的建议是:先创建一个空的vector对象,然后再运行时再利用vector的成员函数push_back向其中添加元素。先以此来验证vector的内存的自动增长,程序说明为:创建一个空的vector a,然后采用push_back向其中添加元素,共迭代10次,运行环境为VS2010IDE
    #include <iostream>#include <vector>using namespace std;int main(){    vector<int> a;    cout << "a.size(): " << a.size() << "       a.capacity(): " << a.capacity() << endl;    for (int i = 0; i < 10; i++)    {        a.push_back(i);        cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;    }    return 0;}运行结果为:

        在分析结果之前,首先介绍与vector的内存布局,然后再介绍与内存增长相关的四个函数,分别为size()、capacity()、reserve()、resize()函数。
    (1)vector内存布局


        start迭代器指向已用空间的首元素,finish指向已用空间的尾元素的下一个位置,end_of_storage指向可用空间的末尾。
    (2)size()、capacity()、reserve()、resize()函数

        size()函数返回的是已用空间大小,capacity()返回的是总空间大小,capacity()-size()则是剩余的可用空间大小。当size()和capacity()相等,说明vector目前的空间已被用完,如果再添加新元素,则会引起vector空间的动态增长。reserve(n)预先分配一块较大的指定大小的内存空间,其中n为分配空间大小;resize()成员函数只改变元素的数目,不改变vector的容量。    再看刚刚的运行结果,首先可以确定,在VS2010的编译器里面每次并不是增长固定的内存,可以看出是增长当前内存的一半。而且由于我们的程序没有调用reserve(n)函数预先分配一块内存,所以内存增长是编译器自动完成的。这个自动增长包括重新分配内存空间、拷贝原空间、释放原空间三个过程,具体策略为当添加元素时,如果vector空间大小不足,则会以原大小的1.5倍另外配置一块较大的新空间,然后将原空间内容拷贝过来,在新空间的内容末尾添加元素,并释放原空间。也就是说vector的空间动态增加大小,并不是在原空间之后的相邻地址增加新空间,因为vector的空间是线性连续分配的,不能保证原空间之后有可供配置的空间。这就解释了上述程序的运行结果。    但是,针对以上自动完成的内存增长过程,由于包括重新分配内存空间、拷贝原空间、释放原空间等步骤,这些过程会降低程序效率,因此可以使用reserve(n)预先分配一块较大的指定大小的内存空间,这样当指定大小的内存空间未使用完时,是不会重新分配内存空间的,这样便提升了效率。下面对上一个程序进行扩展如下,即再定义一个vector b,预先分配10个内存,进行11次push_back操作#include <iostream>#include <vector>using namespace std;int main(){    vector<int> a;    cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;    for (int i = 0; i < 10; i++)    {        a.push_back(i);        cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;    }    cout << endl;    vector<int> b;    b.reserve(10);    for (int i = 0; i < 10; i++)    {        b.push_back(i);        cout << "b.size(): " << b.size() << "   b.capacity(): " << b.capacity() << endl;    }    b.push_back(11);    cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;    cout << endl;    return 0;}运行结果如下:
        可以看到,在调用了reserve(10)进行预先内存分配之后,前10次push_back操作vector b 的capacity并没有增长,但是在第11次push_back操作时,由于当前b的size() > capacity(),所以vector自动进行了内存扩充,由10变为15(1.5倍)。也就是说,前10次能避免每次都进行内存扩充,能有效提高效率,但是第11次就不会。但有一点要注意,如果在当前容量没有用完的情况下,再一次调用reserve(n)函数时,只有当n > 当前capacity()时,vector当前容量才会改变。再对上述程序进行扩展,分别加上b.reserve(13)和reserve(20),如下#include <iostream>#include <vector>using namespace std;int main(){    vector<int> a;    cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;    for (int i = 0; i < 10; i++)    {        a.push_back(i);        cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;    }    cout << endl;    vector<int> b;    b.reserve(10);    for (int i = 0; i < 10; i++)    {        b.push_back(i);        cout << "b.size(): " << b.size() << "   b.capacity(): " << b.capacity() << endl;    }    b.push_back(11);    cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;    cout << endl;      b.reserve(13);    cout << "after b.reserve(13):" << endl;    cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;  b.reserve(20);    cout << "after b.reserve(20):" << endl;    cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;    return 0;}运行结果为:
     可以看到,在加上b.reserve(13),容器b的capacity并没有由15变为13,但加上 b.reserve(20)时却变化了;这也验证了上述结论。   对于resize()成员函数只改变元素的数目,不改变vector的容量的说法可以从下面的程序进行验证:#include <iostream>#include <vector>using namespace std;int main(){    vector<int> a;    cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;    for (int i = 0; i < 10; i++)    {        a.push_back(i);        cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;    }    cout << endl;    vector<int> b;    b.reserve(10);    for (int i = 0; i < 10; i++)    {        b.push_back(i);        cout << "b.size(): " << b.size() << "   b.capacity(): " << b.capacity() << endl;    }    b.push_back(11);    cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;    cout << endl;     b.reserve(13);    cout << "after b.reserve(13):" << endl;    cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;     b.resize(5);    cout << "after b.resize(5):" << endl;    cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl; for (int i = 0; i < b.size(); i++)    {        cout << b[i] << endl;    }    return 0;}运行结果为:
    可以看到,在加上resize(5)之后,容器的capacity()并没有增长,只是size()变为了5,而且通过打印vector元素可知,只截取了前五个元素。————————————————版权声明:本文为CSDN博主「赵同学」的原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。原文链接:https://blog.csdn.net/qq_26849233/article/details/70738621

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