Question

有两种方法可以定义std :: vector（我知道）：

std::vector<int> vectorOne;

和

std::vector<int> vectorTwo(300);

因此，如果我没有定义第一个并用300个int填充它，那么它必须重新分配内存来存储这些内容。这意味着它不会是例如地址0x0到0x300，但可能会在中间分配内存，因为它必须在之后重新分配，但第二个矢量已经为它们保留了那些地址，因此中间没有空间。

这是否会影响性能，我怎么能这样做呢？

Answer 1

保证

std::vector始终将其数据存储在连续的内存块中。这意味着当您添加项目时，它必须尝试增加其使用的内存范围。如果向量后面的内存中有其他内容，则需要在内存中的其他位置找到正确大小的空闲块，并将所有旧数据+新数据复制到其中。就时间而言，这是一项相当昂贵的操作，因此它会尝试通过分配比您需要的块稍大的块来缓解。这允许您在整个重新分配和移动操作发生之前添加多个项目。

Vector有两个属性：size和capacity。前者是实际拥有多少元素，后者是总共保留了多少个元素。例如，如果您有一个带有size() == 10和capacity() == 18的向量，则意味着您可以在需要重新分配之前再添加8个元素。

容量如何以及何时准确增加，取决于STL版本的实施者。您可以使用以下测试来测试计算机上发生的情况：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    using std::cout;
    using std::vector;

    // Create a vector with values 1 .. 10
    vector<int> v(10);
    std::cout << "v has size " << v.size() << " and capacity " << v.capacity() << "\n";

    // Now add 90 values, and print the size and capacity after each insert
    for(int i = 11; i <= 100; ++i)
    {
        v.push_back(i);
        std::cout << "v has size " << v.size() << " and capacity " << v.capacity() 
            << ". Memory range: " << &v.front() << " -- " << &v.back() << "\n"; 
    }

    return 0;
}

我在IDEOne上运行它并得到以下输出：

v has size 10 and capacity 10
v has size 11 and capacity 20. Memory range: 0x9899a40 -- 0x9899a68
v has size 12 and capacity 20. Memory range: 0x9899a40 -- 0x9899a6c
v has size 13 and capacity 20. Memory range: 0x9899a40 -- 0x9899a70
...
v has size 20 and capacity 20. Memory range: 0x9899a40 -- 0x9899a8c
v has size 21 and capacity 40. Memory range: 0x9899a98 -- 0x9899ae8
...
v has size 40 and capacity 40. Memory range: 0x9899a98 -- 0x9899b34
v has size 41 and capacity 80. Memory range: 0x9899b40 -- 0x9899be0

您可以看到容量增加和重新分配正在发生，并且您还看到此特定编译器选择在每次达到限制时将容量加倍。

在某些系统上，算法会更加细微，随着插入更多项目而增长得更快（因此，如果向量较小，则会浪费很少的空间，但如果注意到您在其中插入了大量项目，则会分配更多内容避免不得不经常增加容量。）

PS：请注意设置矢量的size和capacity之间的区别。

vector<int> v(10);

将创建一个capacity至少为10且size() == 10的向量。如果您打印v的内容，您会看到它包含

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

即 10个整数及其默认值。您推入的下一个元素可能（并且可能将）导致重新分配。另一方面，

vector<int> v();
v.reserve(10);

将创建一个空向量，但其初始容量设置为10而不是默认值（可能为1）。您可以确定您推入的前10个元素不会导致分配（而可能将会但不一定，因为reserve可能实际上将容量设置为比您要求的更多。

Answer 2

你应该使用reserve（）方法：

std::vector<int> vec;
vec.reserve(300);
assert(vec.size() == 0); // But memory is allocated

这解决了这个问题。

在您的示例中，它会极大地影响性能。你可以预料，当你向量溢出时，它会使分配的内存加倍。因此，如果将push_back（）转换为向量N次（并且您没有调用“reserve（）”），则可以预期O（logN）重新分配，每次重新分配都会导致复制所有值。因此，总复杂度预计为O（N * logN），尽管C ++标准没有规定。

Answer 3

差异可能很大，因为如果数据在内存中不相邻，则可能必须从主内存中提取数据，这比l1缓存提取慢200倍。这不会发生在矢量中，因为矢量中的数据必须是相邻的。

请参阅https://www.youtube.com/watch?v=YQs6IC-vgmo

使用std :: vector :: reserve，可以避免重新分配事件。 C ++＆＃39; chrono＆＃39;标题具有良好的时间效用，用于测量时间差，以高分辨率标记。

具有预定义容量的C ++向量性能

3 个答案: