我们在上一章说了如何使用这个vector动态数组,这章我们说说如何更好的使用它以及它是如何工作的。当你创建一个vector,然后使用push_back添加元素,当当前的vector的内存不够时,会从内存中的旧位置复制到内存中的新位置,然后删除删除旧位置的内存,也就是说当我push_back,vector容量不够添加元素就会调整大小,重新分配,这也就是将代码拖慢的原因之一。是事实,我们需要不断的重新分配,这是一个非常缓慢的操作,应该避免。我们如何避免复制对象,如果我们处理的是vector,特别是基于vector的对象,我们没有存储vector指针,我们存储的是vector对象,那占的内存就更大了,所以我们要优化复制。
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
struct Vertex
{
float x, y, z;
Vertex(float x, float y, float z)
: x(x), y(y), z(z)
{
}
//拷贝构造
Vertex(const Vertex& vertex)
: x(vertex.x), y(vertex.y), z(vertex.z)
{
std::cout << "Copied!" << std::endl;
}
};
int main()
{
std::vector<Vertex> vertices;
//打印6次
//vertices.push_back(Vertex(1, 2, 3));
//vertices.push_back(Vertex(4, 8, 9));
//vertices.push_back(Vertex(7, 5, 6));
//打印3次
vertices.reserve(3);
vertices.push_back(Vertex(1, 2, 3));
vertices.push_back(Vertex(4, 8, 9));
vertices.push_back(Vertex(7, 5, 6));
std::cin.get();
//打印0次
vertices.emplace_back(1, 2, 3);
vertices.emplace_back(14, 4, 6);
vertices.emplace_back(7, 8, 9);
}
在上面这段代码中,我们复制了6次(调用了6次拷贝构造函数),这个是为什么呢?当我们在push_back的时候,我们实际是在,主函数的当前帧中构造它,所以我们在main的栈上创建它,然后我们需要做的是,把它放到这个vector中,所以我们是从main函数中(把这个创建的vertex)放到实际的vector中。
在 C++ 中,std::vector
是一个动态数组,它可以调整其大小以容纳不同数量的元素。当你调用 reserve
方法时,你告诉 vector
它应该预先分配足够的内存来存储指定数量的元素,但并不会真正添加这些元素。这样做的好处是,当你稍后添加元素到 vector
时,它可能不需要重新分配内存(如果添加的元素数量没有超过预留的数量),这可以提高效率,因为内存分配通常是一个昂贵的操作。
在我们的代码中,由于预留了 3 个元素的空间,因此当你添加前三个元素时,不需要重新分配内存,所以不会调用拷贝构造函数(除了可能的隐式移动构造函数或复制省略,但这些在这个例子中都不适用,因为直接传递了临时对象)。但是,如果你没有调用 reserve
,并且 vector
的初始容量小于你要添加的元素数量,那么在添加元素时可能需要重新分配内存。在重新分配内存时,旧的元素会被拷贝(或移动)到新的内存位置,这就会调用拷贝构造函数(或移动构造函数)。
当你使用 vertices.emplace_back(1, 2, 3);
(以及类似的 emplace_back
调用)时,你实际上是在告诉 std::vector
直接在其内部存储中构造 Vertex
对象,而不是先创建一个临时对象然后再将其拷贝或移动到 vector
中。这是 emplace_back
相较于 push_back
的主要优势之一,因为它避免了不必要的拷贝或移动操作,从而提高了效率。
由于 emplace_back
直接在 vector
的内存中构造对象,它不会调用 Vertex
的拷贝构造函数。相反,它会调用 Vertex
的构造函数,直接传递参数给构造函数来构造对象。这就是为什么你在使用 emplace_back
后没有看到 "Copied!" 的输出。而是三次Constructed!
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
struct Vertex
{
float x, y, z;
Vertex(float x, float y, float z)
: x(x), y(y), z(z)
{
std::cout << "Constructed!" << std::endl;
}
//拷贝构造
Vertex(const Vertex& vertex)
: x(vertex.x), y(vertex.y), z(vertex.z)
{
std::cout << "Copied!" << std::endl;
}
};
int main()
{
std::vector<Vertex> vertices;
vertices.reserve(3);
vertices.emplace_back(1, 2, 3);
vertices.emplace_back(14, 4, 6);
vertices.emplace_back(7, 8, 9);
std::cin.get();
}
运行上述代码,你会看到 "Constructed!" 被打印了3次,而不是 "Copied!",因为 emplace_back
直接在 vector
的内存中构造了 Vertex
对象。