STL—vector空间的动态增长

时间:2023-03-10 00:44:33
STL—vector空间的动态增长

vector空间的动态增长

    当添加元素时,如果vector空间大小不足,则会以原大小的两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。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。因此,对vector的任何操作,一旦引起空间的重新配置,指向原vector的所有迭代器就会失效。

vector的size(),capacity(),reserve(),resize()函数

    vector对象的内存布局如下图所示。
STL—vector空间的动态增长
STL—vector空间的动态增长
     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。
     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。
     由于动态增长会引起重新分配内存空间、拷贝原空间、释放原空间,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。只有当n>capacity()时,调用reserve(n)才会改变vector容量。
    resize()成员函数只改变元素的数目,不改变vector的容量。
程序说明:
    分配了两个容器a,b。其中每次往a中添加1个元素,共添加10次。使用reserve()预先为b分配一块10个元素大小的空间,之后才每次往b中添加1个元素,共添加10次。当b空间满后,再往其中添加1个元素。之后使用reserve()为b分配一块15(比原空间小)个元素大小的空间。再使用resize()将b的元素个数改变为5个。
    观察上述过程中size()和capacity()大小的变化。
#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 = ; i < ; i++)
{
a.push_back(i);
cout << "a.size(): " << a.size() << " a.capacity(): " << a.capacity() << endl;
}
cout << endl;
vector<int> b;
b.reserve();
for (int i = ; i < ; i++)
{
b.push_back(i);
cout << "b.size(): " << b.size() << " b.capacity(): " << b.capacity() << endl;
}
b.push_back();
cout << "b.size(): " << b.size() << " b.capacity(): " << b.capacity() << endl;
cout << endl;
b.reserve();
cout << "after b.reserve(15):" << endl;
cout << "b.size(): " << b.size() << " b.capacity(): " << b.capacity() << endl;
b.resize();
cout << "after b.resize(5):" << endl;
cout << "b.size(): " << b.size() << " b.capacity(): " << b.capacity() << endl;
return ;
}
输出:
a.size():      a.capacity():
a.size(): a.capacity():
a.size(): a.capacity():
a.size(): a.capacity():
a.size(): a.capacity():
a.size(): a.capacity():
a.size(): a.capacity():
a.size(): a.capacity():
a.size(): a.capacity():
a.size(): a.capacity():
a.size(): a.capacity():
b.size(): b.capacity():
b.size(): b.capacity():
b.size(): b.capacity():
b.size(): b.capacity():
b.size(): b.capacity():
b.size(): b.capacity():
b.size(): b.capacity():
b.size(): b.capacity():
b.size(): b.capacity():
b.size(): b.capacity():
b.size(): b.capacity():
after b.reserve():
b.size(): b.capacity():
after b.resize():
b.size(): b.capacity():
现象:a重新分配空间共5次,每次都为之前空间的2倍。b在未超出reserve()预分配的空间时没有重新分配。
结论:
    1. 空的vector对象,size()和capacity()都为0
    2. 当空间大小不足时,新分配的空间大小为原空间大小的2倍。
    3. 使用reserve()预先分配一块内存后,在空间未满的情况下,不会引起重新分配,从而提升了效率。

4. 当reserve()分配的空间比原空间小时,是不会引起重新分配的。

    5. resize()函数只改变容器的元素数目,未改变容器大小。

(全文完)

附:
一款简易版STL的实现,项目地址:https://github.com/zinx2016/MiniSTL/tree/master/MiniSTL