万恶之源-vector
众所周知,vector 会根据输入数据自动分配内部空间,无需人为指定大小,这当然方便我们日常使用,但自动分配也就意味着一定程度上的不可控,在某些情况下极易造成内存空间的浪费,比如下面这段代码:
vector<int>v;
for (int i = 0; i < 1000000; i++)
{
v.push_back(i);
}
这段代码的实际作用其实是向 vector
容器中插入了 100 万个数,为了更加直观的展现 vector
自动分配空间的坑,可以利用 vector
的 capacity()
成员函数可以返回它的实际存储空间大小(自动开辟的空间),以及 size()
返回容器中元素个数,在第一段代码之后输出 vector 容量:
vector<int>v;
for (int i = 0; i < 1000000; i++)
{
v.push_back(i);
}
cout << "v 当前容量:" << v.capacity() << endl;
cout << "v 当前大小:" << v.size() << endl;
运行结果为:
可以看到自动分配的空间与实际容量其实是相近的,在这种情况下并不存在空间浪费。
但是,如果在插入 100 万个元素之后,再使用
resize()
成员函数,
resize()
的作用是重新指定
vector
大小,当重新指定的大小比原来的更大时,并不会造成内存浪费,但如果比原来的更小,情况就不一样了,来看下段代码演示:
vector<int>v;
for (int i = 0; i < 1000000; i++)
{
v.push_back(i);
}
cout << "v 当前容量:" << v.capacity() << endl;
cout << "v 当前大小:" << v.size() << endl;
cout << " 重新制定大小后:" << endl;
v.resize(3); //重新指定大小
cout << "v 当前容量:" << v.capacity() << endl;//大小变小,容量不变
cout << "v 当前大小:" << v.size() << endl;
运行结果为:
你会发现
resize()
虽然将
vector
大小指定为了 3,但实际占用空间还是原来的一百多万!这就造成了严重了
内存空间浪费,甚至哪怕使用
clear()
清空
vector
, 实际空间也不会发生任何变化!
内存救星-swap()
要想解决这个问题,其实不需要销毁 vector
重新实例化,只需要利用自带的 swap()
成员函数即可,swap()
的函数原型是 void swap ( vector<T,Allocator>& vec );
作用就是交换两个 vector,使用下面这段代码来实现内存空间收缩:
vector<int>v;
for (int i = 0; i < 1000000; i++)
{
v.push_back(i);
}
cout << "v 当前容量:" << v.capacity() << endl;
cout << "v 当前大小:" << v.size() << endl;
cout << " 重新指定大小后:" << endl;
v.resize(3); //重新指定大小
cout << "v 当前容量:" << v.capacity() << endl;//大小变小,容量不变
cout << "v 当前大小:" << v.size() << endl;
vector<int>(v).swap(v);
cout << " 利用 swap() 收缩内存空间后:" << endl;
cout << "v 当前容量:" << v.capacity() << endl;
cout << "v 当前大小:" << v.size() << endl;
此时的运行结果:
浅扒一下底层
仔细观察下面这行代码:
vector<int>(v).swap(v);
这段代码 「直译」 过来就是:
- 新建了一个匿名的 vector
- 将匿名 vector 与原 vector 交换 (也就是实例化的 v)
其实 swap()
的底层原理就是将两个容器的指针互换 (但迭代器指向未交换,切记!),将 v
的指向从那 「一百多万」的空间变成了新的匿名函数的 「3」的空间,又因为匿名对象使用完就会被自动释放,因此也就把原 vector
开辟的空间释放干净了,也就不存在内存浪费的问题了。
为方便理解,画个图演示下:
swap() 的坑
虽然 swap()
实现了两个容器指针互换,但并未交换其迭代器,也就是说:如果在 swap()
之前就定义了迭代器,则交换后,虽然容器名的指向已经变了,但迭代器还是指向原内存空间,此时再对迭代器解引用将会得到错误的值,例如下段代码:
vector<int>v1 = { 1,2,3 };
auto it1 = v1.begin();
vector<int>v2 = { 4,5,6 };
auto it2 = v2.begin();
v1.swap(v2);
cout << "*it1=" << *it1 << endl;
cout << "*it2=" << *it2 << endl;
实际运行结果为:
可以看到虽然已经执行了 swap()
函数,此时 v1
与 v2
的指向已经发生交换,但 it1
与 it2
还是指向原来的内存空间,此时对其解引用将无法得到正确的结果。
解决办法也很简单,在 swap()
交换后,重新给迭代器赋一下值,让它们更新到正确的地址,参考下段代码:
vector<int>v1 = { 1,2,3 };
auto it1 = v1.begin();
vector<int>v2 = { 4,5,6 };
auto it2 = v2.begin();
v1.swap(v2);
//更新指向
it1 = v1.begin();
it2 = v2.begin();
cout << "*it1=" << *it1 << endl;
cout << "*it2=" << *it2 << endl;
此时运行结果为:
参考文章:https://blog.csdn.net/qq_43684922/article/details/96569413