资源管理 - 向量和指针

Question

我需要存储ThirdPartyElm 类型的元素序列，并且我正在使用std::vector（如果我需要固定大小的序列，则使用std::array）。

我想知道我应该如何初始化序列。第一个版本创建一个新元素，并且（如果我是对的）在将元素插入序列时创建一个副本：

for (int i = 0; i < N; i++)
{
   auto elm = ThirdPartyElm();
   // init elm..
   my_vector.push_back(elm);  // my_array[i] = elm;
}

第二个版本存储一个指针序列（或者更好的c++11智能指针）：

for (int i = 0; i < N; i++)
{
   std::unique_ptr<ThirdPartyElm> elm(new ThirdPartyElm());
   // init elm..
   my_vector.push_back(std::move(elm));  // my_array[i] = std::move(elm);
}

哪个版本最轻量级？

请突出显示所有错误。

Answer 1

你可以只声明它的大小，它会调用这些元素的默认构造函数。

std::vector<ThirdPartyElem> my_vector(N);

就你的陈述而言

第一个版本创建一个新元素，并且（如果我是对的）在将元素插入到序列中时创建该元素的副本

别担心。由于ele 是一个即将超出范围的局部变量，因此您的编译器可能会使用copy elision，以便调用move 而不是copy。

以上内容我错了，请忽略。

Answer 2

尽可能避免动态分配。因此，通常更喜欢将元素本身保存，而不是在向量中保存指向它们的智能指针。

也就是说，两者都可以，如果ThirdPartyElem 是多态的，你就别无选择了。

其他考虑因素是移动和复制类型的成本和可能性，但通常不用担心。

选项一有两个改进可能值得：

1. std::move 将新元素放到它的位置，因为这可能比复制成本更低（甚至可能不可能）。
   如果类型只能复制而不能移动（旧的，要求更新），则回退到复制。

2. 尝试就地构建它，以消除复制或移动以及不必要的破坏。

for (int i = 0; i < N; i++)
{
   my_vector.emplace_back();
   try {
       auto&& elm = my_vector.back();
       // init elm..
   } catch(...) {
       my_vector.pop_back();
       throw;
   }
}

如果初始化不能抛出，编译器将删除异常处理（或者你可以省略它）。

Answer 3

关注与其他答案略有不同的方面，您正在使用 push_back()。

如果您在进入循环之前知道大小，请考虑这样做

my_vector.resize(N);

这样，你就可以进行数组样式元素的插入了。

my_vector[i] = elem;

你可能会问，有什么好处：

1. push_back() 每次都会做边界检查，它想插入一个新元素。
2. 如果您没有执行 reserve()，push_back() 可能偶尔会导致调整大小的损失。
3. 在数组足够大的情况下，调整大小可能涉及复制大量元素。
4. 即使您进行了保留 (N) 或构造向量 (N)，它仍必须进行边界检查！

当然，如果您正在处理（智能或其他）指针，而不是胖对象，这种方法会更好。在采取这种方法之前，必须权衡建设成本。

在我的测量中，我发现使用 resize() 方法至少可以提高 1.2 倍的性能。

Answer 4

存储指针意味着您必须在之后清理它们，或者依靠智能指针为您完成这些，这会增加不必要的间接性和开销。

正如 Cyber​​ 提到的，复制省略可能会阻止复制，但您已经通过使用 std::move 明确避免了这种情况。

既然你提到了 C++11，我建议使用 emplace_back - push_back 和 std::move 应该有相同的结果（参见this question 的答案），但最好是原则上使用 emplace_back；您可以进行的另一项优化，也是最有可能产生重大影响的一项优化，是在一开始就在向量中保留正确的大小，以确保没有不必要的重新分配：

my_vector.reserve(N);
for (int i = 0; i < N; i++)
{
   auto elm = ThirdPartyElm();
   // init elm..
   my_vector.emplace_back(std::move(elm));
}

编辑：根据@Chris Drew 的评论，如果类型不可移动，这不是有效的优化。在这种情况下，如果构造成本高且尽可能避免复制构造，则更稳健的优化是 emplace_back 然后修改新放置的元素：

my_vector.reserve(N);
for (int i = 0; i < N; i++)
{
  my_vector.emplace_back(ThirdPartyElm());       
  my_vector.back().initialise();  // or whatever
}

访问 myvector.back() 有一点额外的开销，但这将比非平凡类型的复制构造成本更低。