使用vector和string时需注意的问题

内容简介：使用vector和string时需注意的问题

随着对STL的频繁使用和着迷，越发意识到更深层次理解STL的重要性。使用STL正确得到结果是一回事，而高效地使用STL得到结果又是另一回事。因此，拿起了Scott Meyers大神的《Effective STL》，结合自己平时遇到的问题，作一些总结和记录。

使用reserve避免不必要的重新分配

我们知道，STL容器最大的进步之一是它们会自动增长以便容纳下所放入的数据，只要没有超出它们的最大限制（可以使用max_size()成员函数查看）就可以。vector和string的增长过程是：

（1）分配一块大小为当前容量的某个倍数的新内存，在大多数实现中，vector和string的容量每次以2的倍数增长，即每当容器需要扩张时，它们的容量即加倍。

（2）把容器的所有元素从旧的内存复制到新的内存中。

（3）析构掉旧内存中的对象。

（4）释放旧内存。

可以看出，这个过程会非常耗时。因此，可以使用reserve成员函数来讲重新分配的次数减少到最低限度，从而避免了重新分配和迭代器/引用失效带来的开销。

因此，当一个元素需要被插入而容器的容量不够时，就会发生重新分配过程。比如：创建一个1到1000之间的vector ，如果采用这样的方式：

vector<int> ivec;
for(int i=1;i<=1000;i++)
    ivec.push_back(i);

对于大多数STL实现，该循环在进行过程中将导致2到10次重新分配。而如果改用reserve。

vector<int> v;
v.reserve(1000);
for(int i=1;i<=1000;++i)
    v.push_back(i);

那么，在循环过程中，将不会再发生重新分配。

所以，当能确切知道或大致预计容器中最终会有多少元素时，使用reserve。如果不知道，可以先预留足够大的空间，然后，当所有数据都加入以后，再去除多余的容量。

把vector和string数据传递给旧的C API

在使用C/C++时，我们发现很多时候还有旧的C API的身影，它们使用数组和char*指针而不是vector或string对象来进行数据交换。因此，在使用STL时，也必须处理好与旧的C API之间的关系。

比如，有一个vector v，而需要得到一个指向v中数据的指针，从而可把v中的数据作为数组来对待，那么只需要使用&v[0]就可以了。而对于string s,对应的形式是s.c_str()。

所以，对于给定的C API：

void doSomething(const int* pInts, size_t numInts);

可以这样使用：

if(!v.empty()){
    doSomething(&v[0], v.size());
}

请注意，不要使用v.begin()来代替&v[0]，因为begin的返回值是一个迭代器，不是指针；当需要一个指向vector中的数据的指针时，永远不应该使用begin()。（可以使用&*v.begin()）

但是，上述方法对string却是不可靠的。原因如下：

（1）string中的数据不一定存储在连续的内存中；

（2）string的内部表示不一定是以空字符结尾的。

所以，对于给定的C API：

void doSomething(const char* pString)

可以这样使用：

doSomething(s.c_str())

避免使用vector

vector<bool> v;
bool *p = &v[0];

string实现的多样性

几乎每个string实现都包含如下信息：

（1）字符串的大小，即所包含的字符的个数。

（2）用于存储该字符串中字符的内存的容量。

（3）字符串的值。

除此之外，一个string可能还包含：

（1）它的分配子的一份拷贝。

（2）对值的引用计数。

不同的string实现以不同的方式来组织这些信息。下面以4种不同的string实现方式来说明。它们来源于四种STL实现。

实现A

实现B

实现C

实现D

比较

（1）在以引用计数为基础的设计方案中，string对象之外的一切可以被多个string对象（如果它们有同样的值）。所以，实现A比实现B或C提供了较小的共享能力。尤其是，实现B和C可以共享string的大小和容量，从而减少每个对象存储这些数据的平均开销。

（2）创建一个新的字符串值可能需要零次、一次或两次动态分配。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持 码农网

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