Effective STL 学习笔记 —— Part 2.vector和string

第二章. vector和string


  • 条款13.vector和string优先于动态分配的数组

使用new来动态分配内存后有三项需要承担的责任,在使用完资源后通过delete释放内存,并与new的形式配对(delete or delete[]),以及确保只delete了一次
或是出于开发效率或是出于其他原因,vector和string可以使你不必承担这些责任,vector和string会自己管理内存(RAII方法,详见Effective C++条款13),当他们被析构时,会自动析构容器中元素的内存。
而且vector和string是功能完全的STL序列容器,有很多的成员方法、迭代器及<algorithm>中的算法都可以使用。


  • 条款14.使用reserve来避免不必要的重新分配

说reserve之前需要先了解vector和string作为可变长度数组,是如何实现长度可变的。在这个问题上这两个容器是相同的,以下就以vector来说明。
在vector被创建出来时,它占有一定大小的内存,这个大小由STL的实现方式决定。
每当需要更多空间时,它会重新申请一片原来两倍大的内存(在大多数实现中是这样),然后将容器内的所有元素从旧内存拷贝到新内存中,然后析构掉旧内存中的对象并释放旧内存。
可以想象,每次改变长度这一系列操作,尤其是长度已经很长时,是很耗时的,而且这一操作可能发生在任何一次添加元素时。
所以如果你想创建一个vector<int>,并向其中放入1000个随机数,你可能会通过循环,将数一一push_back放入其中。那么在这个过程中,这个vector可能进行了7-8或者更多次内存申请及拷贝(这要取决于STL实现方式了),最先放入其中的数也被无效拷贝了7-8次,那么现在可以说说reserve了。

void reserve (size_type n);
    用于请求改变容器的现有长度。
    如果实参n大于现有容器capacity(),容器会重新申请长度为n个元素长度的内存进行拷贝,否则不会发生任何事。

所以在已知要放入1000个元素时,可以在放入元素之前,先通过reserve()将容器的内存长度改变为1000个元素的内存长度,再向其中放入元素,这样在push_back的过程中不会发生长度改变,也就不会执行上述无效的内存拷贝
当然,可以在一开始多申请一些预留空间,至于多余的容量如何去除,详见条款17.


  • 条款15.注意string实现的多样性

string有很多种常见的实现方式,但几乎每个实现版本都包含以下信息:
字符串的大小(size)、容量(capacity)和(即构成该字符串的字符),可能还会有分配器的拷贝(allocator)和对值的引用计数
这些成员的存储结构决定了string的大小,了解string的实现多样性,然后在应当忽略细节时忽略,应该考虑时考虑。


  • 条款16.了解如何把vector和string数据传给旧的API

vector中的元素是存储在连续的内存中,就像数组一样,所以可以通过&v[0]获取指向第一个元素的指针。
而string中的数据不一定存储在连续的内存中,要通过成员函数c_str()获取指向字符串值的指针.


  • 条款17.使用“swap技巧”除去多余的容量

这条是接着条款14说。
vector的构造函数有一个特点,会以被拷贝的vector.size()申请自己新的内存大小。
所以可以通过vector<type>(OldVec)将旧vector中的元素拷贝到新的容器中,且新的容器容量为元素的个数
然后通过vector::swap()将新旧vector数据交换,即完成了将旧vector中多余容量的除去。

vector<type>(OldVec).swap(OldVec);
    用于除去多余容量的swa技巧

同样的技巧对string适用。
题外话,swap技巧也可以用来清除容器并释放空间

vector<type>().swap(OldVec);
    用于清除容器

我看了下,和vector::clear()的区别是clear()不将容量清空。


  • 条款18.避免使用vector<bool>

现在的vector<bool>是一个历史实验的失败产物。
bool类型的值无非真或假(1或0),所以1个bit位就可以保存,而不需要1整个字节(8bit),
所以C++标准委员会在vector<bool>的实现中尝试了代理对象(详见More Effective C++ 条款30)
即将8个bool值保存在1个字节中,vector<boo>::operator[]返回的是一个代理对象的引用,这个代理对象表现的像一个正常的bool对象,但这个代理对象的类型是vector<bool>::reference。所以你无法将一个bool类型的指针指向vector<bool>中第一个元素的地址,这将导致很多模板不能正常使用
一个替代的方案是deque<bool>,但deque在内存中不是连续的,无法完成条款16中所述任务。
另一个替代的方案是std::bitset,它与vector<bool>存储bool值的方式相同,区别在于,它不是个STL容器,不会引起模版的误用


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