在 std::vector 中调整大小与 push_back ：它是否避免了不必要的复制分配？答案

【问题标题】：resize versus push_back in std::vector : does it avoid an unnecessary copy assignment?在 std::vector 中调整大小与 push_back ：它是否避免了不必要的复制分配？
【发布时间】：2009-12-14 19:03:39
【问题描述】：

当从std::vector调用方法push_back时，它的大小加一，意味着创建一个新实例，然后你传递的参数将被复制到这个最近创建的元素中，对吧？示例：

myVector.push_back(MyVectorElement());

那么，如果我想简单地使用元素的默认值来增加向量的大小，那么使用resize 方法不是更好吗？我的意思是这样的：

myVector.resize(myVector.size() + 1);

据我所知，这将完成完全相同的事情，但会避免元素属性的完全不必要的分配副本。

这个推理是正确的还是我遗漏了什么？

【问题讨论】：

如果你拼写出来，为什么还要使用首字母缩略词？ :P
能够在以后的问题中使用它，而不必再次拼写出来...... ;)
问这个问题时，我想知道推理是否正确。当使用带有创建成本高的元素的向量时，我确实使用 Boost 智能指针指向实际实例...
似乎大多数答案早于 c++11，它有 vector::emplace_back。我打算添加一个 C++98 标记，但后来我意识到有一个答案是指 emplace_back....

标签： c++ stl vector

【解决方案1】：

至少对于 GCC，您使用哪个并不重要（结果如下）。但是，如果您到了不得不担心的地步，您应该使用指针或（甚至更好）某种形式的smart pointers.。我当然会推荐the ones in the boost library。

如果您想知道在实践中使用哪个更好，我建议push_back 或reserve 因为 resize 会在每次调用向量时调整向量的大小，除非它的大小与请求的大小相同。 push_back 和 reserve 只会在需要时调整向量的大小。这是一件好事，因为如果您想将矢量调整为 size+1，它可能已经在 size+20，因此调用 resize 不会提供任何好处。

测试代码

#include <iostream>
#include <vector>

class Elem{
    public:
        Elem(){
            std::cout << "Construct\n";
        }
        Elem(const Elem& e){
            std::cout << "Copy\n";
        }
        ~Elem(){
            std::cout << "Destruct\n";
        }   
};


int main(int argc, char* argv[]){
    {
        std::cout << "1\n";
        std::vector<Elem> v;
        v.push_back(Elem());
    }

    {
        std::cout << "\n2\n";
        std::vector<Elem> v;
        v.resize(v.size()+1);
    }
}

测试输出

1
Construct
Copy
Destruct
Destruct

2
Construct
Copy
Destruct
Destruct

【讨论】：

我在 VS2008 中进行了同样的测试，得到了同样的结果。我忽略了调整大小也会执行完全相同的复制操作。 “米特破案”！ ;)
除了创建智能指针容器，还可以使用 Boost pointer containers 来获得与标准容器几乎相同的行为（容器负责删除其内容），但在内部使用智能指针实际数据。
“我当然会推荐 boost 库中的那些。”不再是最新的了；）

【解决方案2】：

我发现myVector.push_back(MyVectorElement()); 更直接且更易于阅读。

问题是，resize 不只是在这些地方调整数组和默认构造元素的大小；这就是它的默认值。它实际上需要第二个参数，这是每个新元素将被复制的内容，默认为T()。本质上，您的两个代码示例完全相同相同。

【讨论】：

除了 push_back() 可能会分配更多空间。执行 push_back() 二十次可能在内部只调用 resize() 一次。调用 resize() 二十次可能意味着重新分配底层存储二十次()。
@GMan：我也发现push_back 更清晰。我只是想知道使用resize 是否会保存这些复制操作。但现在我发现情况并非如此，所以我会回到前者。
@Martin York：当然，使用resize 增加大小可能会触发底层数组的实际“调整大小”和新元素的实例化。但我几乎可以肯定底层数组的大小不会每次都改变；仅在需要时。

【解决方案3】：

关于 Yacobi 已接受答案的测试代码的 c++0x 视角：

在类中添加move构造函数：
```
Elem(Elem&& e) { std::cout << "Move\n"; }
```
使用 gcc 我得到“移动”而不是“复制”作为push_back 的输出，这通常效率更高。
甚至稍微好一点 emplace操作（取同作为构造函数的参数）：

v.emplace_back()

测试输出：

1
Construct
Destruct

2
Construct
Copy
Destruct
Destruct

【讨论】：

【解决方案4】：

在 EA（电子艺术），这被认为是一个大问题，以至于他们编写了自己的 STL 版本EASTL，其中包括在他们的vector 类中的push_back(void)。

【讨论】：

【解决方案5】：

你是对的，push_back 不能避免至少一个副本，但我认为你担心的是错误的事情，但是resize 也不一定会表现得更好（它复制了它的第二个参数的值，默认值到一个默认的临时构造）。

vector 不是复制成本高昂的对象的正确容器。（几乎）任何push_back 或resize 都可能导致vector 的每个当前成员以及任何新成员都被复制。

【讨论】：

【解决方案6】：

当您执行 push_back() 时，该方法会检查底层存储区域以查看是否需要空间。如果需要空间，它将为所有元素分配一个新的连续区域并将数据复制到新区域。

BUT：新分配空间的大小不仅仅是大了一个元素。它使用一个漂亮的小算法来增加空间（我不认为该算法被定义为标准的一部分，但它通常使分配的空间增加一倍）。因此，如果您推送大量元素，实际上只有一小部分元素会导致底层空间被重新分配。

要手动增加分配空间，您有两种选择：

reserve()

这增加了底层存储空间，而不向向量添加元素。因此，未来的push_back() 呼叫不太可能需要增加空间。
resize()

这实际上是在向量中添加/删除元素以使其大小正确。
capacity()

是在底层存储需要重新分配之前可以存储的元素总数。因此如果capacity() > size() push_back 不会导致向量存储被重新分配。

【讨论】：

【解决方案7】：

myVector.resize(myVector.size() + 1);

将调用 MyVectorElement 的空构造函数。你想达到什么目的？为了在向量中保留空间（并节省内存分配开销），有 reserve() 方法。你无法避免构造函数。

【讨论】：

【解决方案8】：

当您调用push_back 时，假设不需要调整底层存储的大小，vector 类将使用“placement new”运算符就地复制构造新元素。向量中的元素在复制构造之前将不默认构造。

当您拨打resize 时，会发生几乎完全相同的顺序。 vector 分配存储空间，然后通过placement new 将默认值复制到每个新位置。

结构如下：

::new (p) _T1(_Val);

其中p 是指向向量存储的指针，_T1 是存储在向量中的类型，_Val 是“默认值”参数（默认为_T1()）。

简而言之，resize 和 push_back 在幕后做同样的事情，速度差异可能是由于多次内部分配、多次数组边界检查和函数调用开销。时间和内存复杂度是一样的。

【讨论】：

【解决方案9】：

显然您担心效率和性能。

std::vector 实际上是一个非常好的执行者。如果您大致知道它可能有多大，请使用 reserve 方法预分配空间。显然，这是以可能浪费内存为代价的，但如果您经常使用 push_back，它可能会对性能产生相当大的影响。

我相信它的实现取决于预先为向量保留多少内存（如果有的话），或者在添加元素时为将来使用保留多少内存。最坏的情况就是您所说的 - 一次只增长一个元素。

在您的应用中尝试一些性能测试，方法是在没有保留和有保留的情况下进行比较。

【讨论】：

【解决方案10】：

push_back：您创建对象并将其复制到向量中。
resize：向量使用默认构造函数创建对象并将其复制到向量。

速度差异：您必须测试您的 STL 实现和编译器，但我认为这无关紧要。

【讨论】：

【解决方案11】：

我怀疑实际答案很大程度上是 STL 实现和使用的编译器的函数，但是，“resize”函数具有原型 (ref)

void resize( size_type num, TYPE val = TYPE() );

这意味着 val 是默认构造的，并通过放置 new 和复制构造函数复制到新分配的（或可能先前分配但未使用的）空间中。因此，这两个操作都需要相同的操作序列：

调用默认构造函数
分配空间
通过复制构造函数初始化

推迟到更清晰和更通用（就 STL 容器而言）push_back 可能更好，而不是应用过早的优化 - 如果分析器将 push_back 突出显示为热点，那么最可能的原因是内存分配是最好通过明智地使用储备来解决。

【讨论】：