为什么 STL 容器使用复制来填充调整大小？答案

【问题标题】：Why do STL containers use copying to populate in resize?为什么 STL 容器使用复制来填充调整大小？
【发布时间】：2010-08-19 01:08:12
【问题描述】：

所有实现 resize 的 STL 容器都使用副本来填充新元素，即使副本的源是默认构造对象？

为什么会这样？

我认为没有优势和一些成本。

作为上下文，我在寻找 a random access container for elements that can't be copied 时遇到了这个问题：

【问题讨论】：

有什么选择？容器是否记得哪个元素是默认构造的，哪个元素被覆盖/复制到？这有点傻。你还有什么想法吗？
@Nikolai：为什么需要这样做？如果 resize 默认构造一个元素然后复制它 50 次（而不像现在这样跟踪它的来源）是可以的，为什么它会默认构造它 50 次不呢？
哦，我看错了这个问题。我可以想象原因是默认构造可能涉及分配，并且复制构造可能通过浅拷贝/引用计数/COW 来完成，就像 GNU std::string 实现一样。
这个问题是模棱两可的 - 因此尼古拉最初的困惑。请考虑从“新空间”更改为“用于附加元素的新空间”之类的内容，或者明确表明您不是在谈论将现有元素移入的“新空间”。您可以添加一个示例： size()==10;调整大小（20）->（如果重新分配 [0..9]'=[0..9]）； [10]'=X(); [11]'=[10]...[19]'=[10] 与 ...[10]'=X()...[19]'=X(); Nikolai 的评论是我能想到的唯一理由，而且还不错。

标签： c++ stl design-choices

【解决方案1】：

它节省了复杂性。我们当然需要复制构造的情况，而默认构造可以建模为复制默认构造的对象。

性能损失可以忽略不计。写入零的速度与复制零的速度大致相同。兼容性损失为零，因为无论如何所有容器都需要可复制性。另一方面，默认构造不是必需的。

如果您真的想使用带有不可复制对象的标准容器，请查看 C++0x 并使用 emplace 就地构造。但是，没有办法同时emplace 多个元素。（如果您使用的是deque，那么emplace 循环与resize 相比应该不会有太大的性能损失。）

【讨论】：

即使使用vector，您也始终可以提前使用reserve 来抵消性能影响。
@Matthieu：是的。不过，vector::reserve 可能会导致 move/copy。
确实如此，以防容量不足。

【解决方案2】：

在您的情况下，也许您最好将指针存储到容器中的那些对象 -- 可以复制指针。

关于在容器中复制；有什么选择？如果您必须重新分配一个新的内存块来存储正在存储的内容，那么您必须以某种方式获取现有数据！

【讨论】：

后者仅在您需要保持连续性时才需要。还有其他选择。
无类型分配、placement new 和默认构造函数甚至可以用于超大块分配。

【解决方案3】：

我能想到这种行为的唯一原因是容器支持插入并且插入需要副本。您应该能够以类似于默认构造新元素的deque（分页且非连续）的方式创建支持调整大小的容器。但是，您必须禁止分配整个容器以及插入元素 - 您可以修改集合中构造的对象。

我的猜测是，没有人认为需要一个不支持插入且不实现值类型复制的集合。另外一点，您可能应该在它关闭之前将其标记为 wiki ;)

【讨论】：

他们这样做的方式使界面任意且不必要地更宽。 OTOH 某些类型的集合可能无法绕过它，使其统一具有它的优势。

【解决方案4】：

标准容器定义了对值类型的 CopyConstructible 和 Assignable 要求，这些要求足以支持对容器和序列的所有操作（您可能还希望它们对于关联容器具有可比性，但即使这样也不是必需的因为你可以提供一个比较器）。

您所要求的是，对一组操作有一组要求，这些操作由 Container 的一部分加上 Sequence 中的某些内容组成（即那些永远不会重新定位其内容的容器上的 1 参数 resize()，@ 987654322@、clear() 和不包括*it = t 的迭代器接口），以及其余的另一组要求。标准库更喜欢以相反的方式执行此操作：选择一组涵盖几乎所有内容的通用要求，然后对少量功能有附加要求（例如要求默认可构造以便调用 resize() 而无需指定第二个参数）。

在构思容器时并没有考虑到您的特定操作集 - 复制和分配是其设计目的所固有的，即包含放入其中的值，因此我推测在 Stepanov 的想法中这不是“一小部分功能”。因此存在更广泛的要求，因为抽象 Container 比您建议的 ResizeableCollectionOfDefaultConstructedObjects 大。事实上，去掉 resize() 和 CollectionOfDefaultConstructedObjects 几乎只是一个数组。我猜 STL 和 C++ 标准的设计者并没有经常遇到您的用例，以至于认为它值得抽象。

【讨论】：