在向量中调整大小和保留

Question

主要问题

向量的resize 是否会影响性能，即使它的容量大于它的大小？

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例如，我想为伪代码编写如下代码

const size_t size_a = 2;
const size_t i_max = 3;
vector<int> a(size_a) = random_vector;
vector<int> b;

for (size_t i=0; i<i_max; i++){
    patch_a_at_the_end_of_b;
}

所以，b 每个循环都会改变它的大小，但它会单调增加，我知道b 的最终大小。

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首先，我创建了一个函数concat(a,b)，以便将a 修补到b 的末尾。

void concat(const vector<int> a, vector<int> &b){
    const size_t size_b = b.size();
    b.resize(size_b+a.size());
    for(size_t i=0; i<a.size(); i++)
        b[size_b + i] = a[i];
}

请注意，每次b 被concat 调用时，我们都会调整向量的大小。

然后，我在主函数的for循环前面添加b.reserve。

const size_t size_a = 2;
const size_t i_max = 3;
vector<int> a(size_a) = random_vector;
vector<int> b;
b.reserve(size_a*i_max);

for (size_t i=0; i<i_max; i++){
    concat(a,b);
}

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Answer 1

std::vectors 操作的规范可能提供了这个问题的大部分答案。

首先将resize()指定为void resize(size_type n, value_type val = value_type())，有要求；

• 如果 n 小于当前大小，则移除并销毁附加元素（即如果元素具有析构函数，则调用析构函数）。
• 如果n 大于当前容器大小，则通过在末尾插入所需数量的元素来扩展内容，以达到n 的大小。如果指定了val，则将新元素初始化为val 的副本，否则进行值初始化。
• 如果n 也大于（强调我的）大于当前容器容量，则会自动重新分配已分配的存储空间。

请注意，如果容器尺寸减小，则没有任何关于减少容器容量的说法。

现在，reserve(size_type n) 被指定为请求向量容量为n 或更多元素，有要求

• 如果 n 大于当前向量容量，函数会导致 容器重新分配其存储，将其容量增加到 n （或更高）。
• 在所有其他情况下，函数调用不会导致重新分配并且向量容量不受影响。
• 此函数对矢量size 没有影响，并且无法更改其元素。

这里的第二点可以理解为reserve()不能用来减容。

注意：我在上面解释，但它本质上是对resize() 和reserve() 标准要求的总结。

把这些点放在一起：唯一需要resize()（或任何其他增加向量大小的操作）来增加向量容量的情况是新大小超过当前容量。

除此之外，还会发生实施质量问题。但是，一种合乎逻辑的实现方式是；

• resize()（和其他增加向量大小的操作）永远不会增加容量，除非新大小超过当前容量
• reserve() 永远不会减少容量

在这样的实现中，在执行增加向量大小的操作之前调用 reserve() 会带来性能优势（无需实际重新分配，除非大小增长到超过使用 reserve() 指定的容量）。

如果实现使用不同的方法，情况可能会有所不同，例如在任何阶段减少容器的容量（例如，如果调用 resize() 会减少大小，它也会减少容量）。这可能是为了尽量减少容器的总内存使用量（即，只要vector 本身存在，就不会保持分配的额外容量）。如果向量的大小在大小上波动（例如，在某些情况下增加，在其他情况下减少），这会影响性能。