vector内存增加方式

时间  2019-11-12
标签 vector 内存 增加 方式 栏目 Java 繁體版
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1、前言ios

    首先说明，vector能够理解为动态数组，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是如何支持动态增加的呢？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很是正确vector空间动态增加，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。数组

2、vector内存增加方式函数

   C++primer中屡次明确指出对vector使用的建议是：先建立一个空的vector对象，而后再运行时再利用vector的成员函数push_back向其中添加元素。先以此来验证vector的内存的自动增加，程序说明为：建立一个空的vector a，而后采用push_back向其中添加元素，共迭代10次，运行环境为VS2010IDE布局

  1. #include <iostream>  
  2. #include <vector>  
  3. using namespace std;  
  4. int main()  
  5. {  
  6.     vector<int> a;  
  7.     cout << "a.size(): " << a.size() << "       a.capacity(): " << a.capacity() << endl;  
  8.     for (int i = 0; i < 10; i++)  
  9.     {  
  10.         a.push_back(i);  
  11.         cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;  
  12.     }  
  13.     return 0;  
  14. }  

运行结果为：spa

    在分析结果以前，首先介绍与vector的内存布局，而后再介绍与内存增加相关的四个函数，分别为size()、capacity()、reserve()、resize()函数。.net

（1）vector内存布局对象

    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。blog

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

 

    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，若是再添加新元素，则会引发vector空间的动态增加。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。ci

    再看刚刚的运行结果，首先能够肯定，在VS2010的编译器里面每次并非增加固定的内存，能够看出是增加当前内存的一半。并且因为咱们的程序没有调用reserve（n）函数预先分配一块内存，因此内存增加是编译器自动完成的。这个自动增加包括从新分配内存空间、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，若是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，而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的空间动态增长大小，并非在原空间以后的相邻地址增长新空间，由于vector的空间是线性连续分配的，不能保证原空间以后有可供配置的空间。这就解释了上述程序的运行结果。

    可是，针对以上自动完成的内存增加过程，因为包括从新分配内存空间、拷贝原空间、释放原空间等步骤，这些过程会下降程序效率，所以可使用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，是不会从新分配内存空间的，这样便提高了效率。下面对上一个程序进行扩展以下，即再定义一个vector b，预先分配10个内存，进行11次push_back操做

  1. #include <iostream>  
  2. #include <vector>  
  3. using namespace std;  
  4. int main()  
  5. {  
  6.     vector<int> a;  
  7.     cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;  
  8.     for (int i = 0; i < 10; i++)  
  9.     {  
  10.         a.push_back(i);  
  11.         cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;  
  12.     }  
  13.     cout << endl;  
  14.     vector<int> b;  
  15.     b.reserve(10);  
  16.     for (int i = 0; i < 10; i++)  
  17.     {  
  18.         b.push_back(i);  
  19.         cout << "b.size(): " << b.size() << "   b.capacity(): " << b.capacity() << endl;  
  20.     }  
  21.     b.push_back(11);  
  22.     cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;  
  23.     cout << endl;  
  24.     return 0;  
  25. }  

运行结果以下：


    能够看到，在调用了reserve（10）进行预先内存分配以后，前10次push_back操做vector b 的capacity并无增加，可是在第11次push_back操做时，因为当前b的size() > capacity()，因此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，能有效提升效率，可是第11次就不会。但有一点要注意，若是在当前容量没有用完的状况下，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)，以下

  1. #include <iostream>  
  2. #include <vector>  
  3. using namespace std;  
  4. int main()  
  5. {  
  6.     vector<int> a;  
  7.     cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;  
  8.     for (int i = 0; i < 10; i++)  
  9.     {  
  10.         a.push_back(i);  
  11.         cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;  
  12.     }  
  13.     cout << endl;  
  14.     vector<int> b;  
  15.     b.reserve(10);  
  16.     for (int i = 0; i < 10; i++)  
  17.     {  
  18.         b.push_back(i);  
  19.         cout << "b.size(): " << b.size() << "   b.capacity(): " << b.capacity() << endl;  
  20.     }  
  21.     b.push_back(11);  
  22.     cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;  
  23.     cout << endl;  
  24.   
  25.   
  26.     b.reserve(13);  
  27.     cout << "after b.reserve(13):" << endl;  
  28.     cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;  
  29.   
  30.   
  31. <span style="white-space:pre;"> </span>b.reserve(20);  
  32.     cout << "after b.reserve(20):" << endl;  
  33.     cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;  
  34.     return 0;  
  35. }  

运行结果为：

 能够看到，在加上b.reserve(13)，容器b的capacity并无由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的容量的说法能够从下面的程序进行验证：

  1. #include <iostream>  
  2. #include <vector>  
  3. using namespace std;  
  4. int main()  
  5. {  
  6.     vector<int> a;  
  7.     cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;  
  8.     for (int i = 0; i < 10; i++)  
  9.     {  
  10.         a.push_back(i);  
  11.         cout << "a.size(): " << a.size() << "   a.capacity(): " << a.capacity() << endl;  
  12.     }  
  13.     cout << endl;  
  14.     vector<int> b;  
  15.     b.reserve(10);  
  16.     for (int i = 0; i < 10; i++)  
  17.     {  
  18.         b.push_back(i);  
  19.         cout << "b.size(): " << b.size() << "   b.capacity(): " << b.capacity() << endl;  
  20.     }  
  21.     b.push_back(11);  
  22.     cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;  
  23.     cout << endl;  
  24.   
  25.     b.reserve(13);  
  26.     cout << "after b.reserve(13):" << endl;  
  27.     cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;  
  28.   
  29.     b.resize(5);  
  30.     cout << "after b.resize(5):" << endl;  
  31.     cout << "b.size(): " << b.size() << "       b.capacity(): " << b.capacity() << endl;  
  32.   
  33.     for (int i = 0; i < b.size(); i++)  
  34.     {  
  35.         cout << b[i] << endl;  
  36.     }  
  37.     return 0;  
  38. }  

运行结果为：

能够看到，在加上resize(5)以后，容器的capacity()并无增加，只是size()变为了5，并且经过打印vector元素可知，只截取了前五个元素。

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