超速矢量push_back [关闭]

Question

当容量无法预测时，我正在尝试加速 vector::push_back

当保留可用时，向量 push_back 将新元素写入容器的末尾，然后移动结束标记。使用完所有预留后，push_back 可能会触发重新分配，这是一个缓慢的过程。
为了加快速度，reserve 会为几个即将到来的 push_back 重新生成，而不会在空时重新分配。您认为此代码如何有助于实现该目标？

#ifndef __VECTOR_HPP
#define __VECTOR_HPP
#include <exception>
#include "Concept.hpp" //Concept::RESA constant
#include <vector>
template <typename T>
class Vector : public std::vector<T> {
public :
  void push_back (T t) {
    if (std::vector<T>::size () == std::vector<T>::capacity ()) {
      std::vector<T>::reserve ((size_t) Concept::RESA);
    }
    std::vector<T>::push_back (t);
  }
};
#endif

测试程序：

#include "Vector.hpp"

int main (int argc, char* argv []) {
  {
    std::vector<size_t> v0;
    clock_t t (clock ());
    size_t duration (0);
    for (size_t i (0); i != 10000000; i++) {
      v0.push_back (i);
    }
    duration = (size_t) (clock () -t);
    std::cout << "duration old push_back == " << duration << " ticks" << std::endl;
  }
  {
    size_t duration (0);
    Vector<size_t> v1;
    clock_t t (clock ());
    for (size_t i (0); i != 10000000; i++) {
      v1.push_back (i);
    }
    duration = (size_t) (clock () -t    );
    std::cout << "duration new push_back == " << duration << " ticks" << std::endl;
  }
}

结果：

使用 Concept::RESA == 8192 并应用建议，以下是 Lenovo ThinkCentre icore5（Linux Debian，g++）上的结果：

duration old push_back == 105317 tick

新 push_back 持续时间 == 87156 滴答声

Answer 1

确实push_back可能触发重新分配，这是一个缓慢的过程。
但是，它不会在每个push_back 上都这样做，而是每次都会以指数方式保留更多的内存，因此明确的reserve 只有在您事先对结果向量大小有一个很好的近似值时才有意义。

换句话说，std::vector 已经处理了您在代码中提出的建议。

另一点：there is a reserve method 比插入和擦除元素更有效，最值得注意的是它不会创建和销毁实际对象。

具有讽刺意味的是，@Sopel 提到在您的课程中将插入/擦除替换为 reserve 会禁用向量的增长摊销，使您的代码成为几个错误（在某种程度上）相互抵消的好例子。

Answer 2

您的代码有几个问题。

• 您实际上是在定义一个与std::vector 非常相似的类型，而std::vector 作为其唯一成员。为什么不首先使用std::vector？

• 你的push_back() 功能太糟糕了。让我先解释一下std::vector<>::push_back() 的实际作用。

  1. 如果size()<capacity()：它只是复制块末尾的新元素并增加end 标记。 这是最常见的情况。

  2. 仅如果size()==capacity()，需要重新分配并且

     1. 它分配一个新的内存块，通常是当前容量的两倍
     2. 它将所有数据移动到新块的开头
     3. 它取消分配旧的内存块
     4. 它最终在数据末尾构造了一个新元素

  现在让我们看看你的

  void push_back (const T& t) {
    if (val_.size () == val_.capacity ()) {
      val_.insert (val_.end (), resa_.begin (), resa_.end ());
      auto i = val_.end();
      i -= (size_t) Concept::RESA;
      val_.erase (i, val_.end ());
    }
    val_.push_back (t);
  }
  

  如果val_.size()==val_.capacity():

  1. insert()s 默认构造的元素位于val_.end()。为此，std::vector::insert() 执行以下操作：
     1. 它分配一个新的内存块，足够大以容纳旧数据和要插入的数据，但可能更大。
     2. 它将所有数据移动到新块的开头
     3. 它取消分配旧的内存块
     4. 它复制要插入到旧数据末尾的元素
  2. 它会破坏所有新插入的元素。
  3. if finally 在数据末尾构造一个新元素（无需重新分配）。

  因此，您的函数也需要重新分配与普通 std::push_back() 一样频繁，并且完全不必要地复制构造然后销毁整个元素块。当您想要连续的内存布局（如std::vector 所承诺的那样）并且事先不知道最终大小时，无法避免重新分配。如果可以放弃这些要求中的任何一个，则可以避免重新分配：通过std::vector<>::reserve() 或使用具有非连续内存的容器，例如std::deque。