Question

根据this，您无法为std::map预留空间：

不，地图成员内部存储在树形结构中。在知道键和值之前，无法构建树那些要存储的东西。

从这一点可以明显看出std::map缺少reserve()方法的原因，它在cppreference.com上有效。但是，std::unordered_map 确实有reserve()方法，但当我尝试将其与operator[]，insert()或emplace()一起使用时尽管我先调用了reserve()，但所有人都去分配内存。

这是怎么回事？为什么reserve()不能正确保留所需的空间？如果它与地图一样，你不能事先分配内存，那么为什么std::unordered_map甚至首先使用reserve()方法呢？

Answer 1

unordered_map容器有一个reserve方法，因为它是使用存储桶实现的，而不是map中的树。

一个桶是：

容器内部哈希表中的一个槽，根据其键的哈希值为其分配元素。存储桶的编号从0到（bucket_count-1）。（source）

单个存储桶包含可变数量的项目。此数字基于load_factor。当load_factor达到某个阈值时，容器会增加存储桶的数量并重新生成地图。

当您致电reserve(n)时，容器会创建足够的存储桶以容纳至少n项。

这与rehash(n)形成对比，Pre-allocating buckets in a C++ unordered_map直接将桶数设置为n并触发重建整个哈希表。

另请参阅：this answer

编辑以回应评论

由于我不知道评论中提出的问题的确切答案，并且由于我的初步研究证明并不富有成效，所以我决定通过实验进行测试。

作为参考，问题归结为：

请问你能解释为n个元素保留存储桶是否与为n个元素分配存储器相同？

根据，准确检索unordered_map中已分配空间的大小是棘手且不可靠的。所以我决定使用Visual Studio 2015的诊断工具。

首先，我的测试用例如下：

#include <unordered_map>
#include <cstdint>

struct Foo
{
    Foo() : x(0.0f), y(0.0f), z(0.0f) { }

    float x;
    float y;
    float z;
};

int32_t main(int32_t argc, char** argv)
{
    std::unordered_map<uint32_t, Foo> mapNoReserve;
    std::unordered_map<uint32_t, Foo> mapReserve;

    // --> Snapshot A

    mapReserve.reserve(1000);

    // --> Snapshot B

    for(uint32_t i = 0; i < 1000; ++i)
    {
        mapNoReserve.insert(std::make_pair(i, Foo()));
        mapReserve.insert(std::make_pair(i, Foo()));
    }

    // -> Snapshot C

    return 0;
}

评论表明，我拍了一张内存快照。

结果如下：

快照A：

┌──────────────┬──────────────┬──────────────┐
|     Map      | Size (Bytes) | Bucket Count |
|--------------|--------------|--------------|
| mapNoReserve | 64           | 8            |
| mapReserve   | 64           | 8            |
└──────────────┴──────────────┴──────────────┚

快照B：

┌──────────────┬──────────────┬──────────────┐
|     Map      | Size (Bytes) | Bucket Count |
|--------------|--------------|--------------|
| mapNoReserve | 64           | 8            |
| mapReserve   | 8231         | 1024         |
└──────────────┴──────────────┴──────────────┚

快照C：

┌──────────────┬──────────────┬──────────────┐
|     Map      | Size (Bytes) | Bucket Count |
|--------------|--------------|--------------|
| mapNoReserve | 24024        | 1024         |
| mapReserve   | 24024        | 1024         |
└──────────────┴──────────────┴──────────────┚

<强>解释

正如您从快照中看到的那样，一旦我们开始向其添加元素，即使是已调用reserve的元素，两个地图的大小也会增大。

即使仍然分配了内存，reserve也会提供好处吗？我会说是的有两个原因：（1）它预先为桶分配内存，（2）它可以防止需要rehash，如前面所讨论的那样完全重建地图。

为什么std :: unordered_map有一个保留方法？

1 个答案: