std::list 是否有等效于 vector::reserve() 的方法？答案

【问题标题】：Is there an equivalent of vector::reserve() for an std::list?std::list 是否有等效于 vector::reserve() 的方法？
【发布时间】：2012-05-27 07:21:22
【问题描述】：

我有一个如下所示的课程：

typedef std::list<char*> PtrList;
class Foo
{
public:
   void DoStuff();
private:
   PtrList m_list;
   PtrList::iterator m_it;
};

函数DoStuff() 基本上是向m_list 添加元素或从中删除元素，找到其中某个特殊元素的迭代器并将其存储在m_it 中。需要注意的是，m_it 的每个值都会在随后的每个 DoStuff() 调用中使用。

那么问题出在哪里？ 一切正常，除了分析显示操作员 new 被调用过多，因为 list::push_back() 从 DoStuff() 调用。

为了提高性能，我想在 Foo 的初始化中为 m_list 预分配内存，就像它是 std::vector 一样。问题是这会引入新的问题，例如：

效率较低的 insert 和 erase 元素。
只要向量从一个调用更改为 DoStuff() 到下一个，m_it 就会失效。 编辑： Alan Stokes 建议使用索引而不是迭代器来解决这个问题。

我的解决方案：我能想到的最简单的解决方案是实现一个对象池，该池还具有链表功能。这样我就得到了一个链表并且可以为它预分配内存。

是我遗漏了什么还是它真的是最简单的解决方案？我宁愿不“重新发明轮子”，而是使用标准解决方案（如果存在）。

任何想法、解决方法或有启发性的 cmets 都将不胜感激！

【问题讨论】：

你到底在用那些 char* 做什么？
@ScarletAmaranth 这些是指向内存中存储数据包的位置的指针（我将其简化为 char* 问题）。
你有没有检查过如果你只使用vector，它是否真的表现得更好？它可能会很好；快速分配和良好的缓存行为通常可以弥补插入/删除成本。
您可以指定自定义Allocator（list 模板的第二个参数）并使用它从您的池中分配。您可能会发现 boost::pool 很有用。
@Eitan 您能否将索引而不是迭代器存储到vector 中以避免失效？（插入和删除时要小心。）

标签： c++ list stl vector

【解决方案1】：

可能会使用list::get_allocator().allocate()。 Afaik，由于lists 的非连续性质，默认行为将是在何时获取内存-因此缺少reserve()-但我立即想到使用allocator 方法没有重大缺点。如果您的程序中有一个非关键部分，在开始时或其他任何情况下，您至少可以选择在那一点承受伤害。

【讨论】：

【解决方案2】：

我认为你使用了错误的容器。

如果你想快速推回那么不要自动假设你需要链表，链表是一个慢速容器，它基本上适合重新排序。

更好的容器是 std::deque。双端队列基本上是一个数组数组。它分配一块内存并在您推回时占用它，当它用完时它将分配另一个块。这意味着它只会非常不频繁地分配，并且您不必像 std::vector 和 reserver 那样提前知道容器的大小以提高效率。

【讨论】：

我需要一个快速的erase 和一个快速的push_back。
您是否真的将 erase 的 std::deque 与 std::list 的基准进行了对比。 std::list 与连续存储容器相比确实非常慢。你的套装有多大。
没有对它进行基准测试，没有。我的集合将包含大约 10,000 个元素。
我会建议对它进行基准测试，如果您的std::deque 实现能够从单个块中擦除（或者它只需要重新排列该块中的元素），那么我会感到惊讶如果它速度较慢。
我怀疑insert 和erase 对于std::list 会比std::deque 快得多，但这也可以通过deque 的更有效分配来补偿。我也试试看。

【解决方案3】：

列表和向量在管理对象的方式上完全不同。

Vector 将元素就地构造到给定容量的已分配缓冲区中。当容量耗尽时会发生新的分配。 List 一个一个地分配元素，每个元素分配到一个单独分配的空间中。

当插入/移除某些东西时，向量元素会移动，因此，向量索引和元素地址是不稳定的。当插入/删除某些内容时，列表元素会重新链接，因此列表迭代器和元素地址是稳定的。

使列表的行为类似于向量的一种方法是将默认分配器（每次调用时从系统分配）替换为另一个分配器，以更大的块分配对象，将子块分配给列表当它调用它时。这不是标准库默认提供的。

【讨论】：

@EitanT：“这不是标准库默认提供的东西”的哪一部分。你不明白吗？
@NicolBolas 我不是在谈论标准库本身，也许还有其他用于此类目的的“标准”实现。当然，我不是第一个想要为 std::list 预分配内存的人...
@NicolBolas 几年前我写过这个：[codeproject.com/Articles/13265/…: 可能需要一些调整以适应 C++11 风格，但它应该可以工作！
@EitanT：“你的意思是说……”……哎呀，刚刚修好了！对不起

【解决方案4】：

我的建议与 111111 的建议相同，请在编写任何重要代码之前尝试切换到 deque。

但是，要直接回答您的问题：您可以将 std::list 与自定义分配器一起使用。这有点繁琐，我不会在这里详细介绍所有细节，但要点是您编写一个表示列表节点的内存分配策略的类。 list 分配的节点将是一个比char* 大的实现定义的小数量，但它们的大小都相同，这意味着您可以为该大小编写一个优化的分配器（内存块池而不是对象池），您可以向其中添加函数，让您在需要的时候在分配器中保留您想要的任何空间。然后列表可以快速分配/释放。这使您无需重新实现任何实际的 list 功能。

如果您（出于某种原因）要实现一个具有列表功能的对象池，那么您可以从boost::intrusive 开始。这在编写您自己的分配器时也可能很有用，用于跟踪您的空闲块列表。

【讨论】：

+1：感谢您的建议。我想节省时间，所以在决定自己写任何复杂的东西之前，我想听听其他建议。我按照 111111 的建议，切换到deque。到目前为止它对我有用（主要是因为我的大部分插入都是push_backs 而不是在中间）。

【解决方案5】：

您可以使用std::list 中的splice 函数来实现一个池。添加一个新的成员变量PtrList m_Pool。当要添加新对象且池不为空时，将值分配给池中的第一个元素，然后将其拼接到列表中。要擦除一个元素，请将其从列表中拼接到池中。

但如果您不关心元素的顺序，那么deque 会快得多。如果要擦除中间的元素，请将最后一个元素复制到要删除的元素上，然后擦除最后一个元素。

【讨论】：

"但是如果你不关心元素的顺序，那么双端队列会快得多。" - std::deque 也已订购。