《Effective STL 读书笔记》 第二章 vector和string

作者：咆哮的马甲 
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第十三条： vector和string优先于动态分配的数组

如果使用new来动态分配内存，使用者必须承担以下的责任

• 确保之后调用delete将内存释放
• 确保使用的是正确的delete形式，对于单个对象要用delete，对于数组对象需要用delete[]
• 确保对于一个对象只delete一次

vector、string自动管理其所包含元素的构造与析构，并有一系列的STL算法支持，同时vector也能够保证和老代码的兼容。

使用了引用计数的string可以避免不必要的内存分配和字符串拷贝(COW- copy on write)，但是在多线程环境里，对这个string进行线程同步的开销远大于COW的开销。此时，可以考虑使用vector<char>或动态数组。

 

第十四条： 使用reserve来避免不必要的内存分配

对于STL容器而言，当他们的容量不足以放下一个新元素的时候，会自动增长以便容纳新的数据。(只要不超过max_size)

1. 分配一块儿原内存大小数倍的新内存，对于vector和string而言，通常是两倍。
2. 将原来容器中的元素拷贝到新内存中
3. 析构旧内存中的对象
4. 释放旧内存

reserve以及与resever相关的几个函数

• size() 容器中现有的元素的个数
• capacity() 容器在不重新分配内存的情况下可容纳元素的总个数
• resize(Container::size_type n) 将容器的size强制改变为n  
• n>size 将现有容器中的元素拷贝到新内存，并将空余部分用默认构造的新函数填满
• n<size 将尾部的元素全部析构掉
• reserve(Container::size_type n)将容器的size改变至少为n
• n>size 将现有容器中的元素拷贝到新内存，多余部分的内存仍然空置
• n<size 对容器没有影响

通常有两种方式使用reserve避免不必要的内存分配

1. 预测大致所需的内存，并在构造容器之后就调用reserve预留内存
2. 先用reserve分配足够大的内存，将所有元素都加入到容器之后再去除多余内存。
    

第十五条： string实现的多样性

实现A  在该实现中，包含默认Allocator的string是一个指针大小的4倍。对于有自定义的Allocator的string，他的大小将更大

实现B 在使用默认的Allocator的情况下，string对象的大小与指针的大小相等。当使用自定义的Allocator时，string对象将加上对应的自定义Allocator的对象

Other部分用来在多线程条件下进行同步控制，其大小通常为指针大小的6倍。

实现C string对象的大小总与指针大小相同，没有对单个对象的Allocator的支持。X包含一些与值的可共享性相关的数据

实现D 对于使用默认Allocator的string，其大小等于指针大小的7倍。不使用引用计数，string内部包含一块内存可容纳15个字符的字符串。

总结string的多种实现

• string的值可能会被引用计数(实现A 实现B 实现C)也可能不会(实现D)
• string对象的大小可能在char*指针的1倍到7倍之间
• 创建一个新的字符串值可能需要0次(实现D capacity<=15)、1次(实现A、实现C、实现D capacity>15)或2次(实现B)动态的内存分配
• string对象可能共享(实现B、实现C)也可能不共享(实现A 实现D)其大小和容量信息
• string可能支持(实现A 实现B 实现D)也可能不支持(实现C)单个对象的分配子
• 不同的实现对字符内存的最小分配单位有不同的策略

 

第十六条： 了解如何把vector和string数据传给旧的API

将vector传递给接受数组指针的函数，要注意vector为空的情况。迭代器并不等价于指针，所以不要将迭代器传递给参数为指针的函数。

void foo(const int* ptr, size_t size);


vector<int> v;
...
foo(v.empty() ? NULL : &v[0], v.size());

将string传递给接受字符串指针的函数。该方法还适用于s为空或包含"\0"的情况

void foo(const char* ptr);


string s;
...
foo(s.c_str());

使用初始化数组的方式初始化vector

//向数组中填入数据
size_t fillArray(int* ptr, size_t size);

int maxSize = 10;
vector<int> v(maxSize);
v.resize(fillArray(&v[0],v.size()));

借助vector与数组内存布局的一致性，我们可以使用vector作为中介，将数组中的内容拷贝到其他STL容器之中或将其他STL容器中的内容拷贝到数组中

//向数组中填入数据
size_t fillArray(int* ptr, size_t size);

vector<int> v(maxSize);
v.resize(fillArray(&v[0],v.size()));
set<int> s(v.begin(),v.end());


void foo(const int* ptr, size_t size);


list<int> l();
...

vector<int> v(l.begin(),l.end());
foo(v.empty()? NULL : &v[0],v.size());

 

第十七条： 使用swap去除多余容量

vector<int>(v).swap(v);

vector<int>(v)使用v创建一个临时变量，v中空余的内存将不会被拷贝到这个临时变量的空间中，再利用swap将这个临时变量与v进行交换，相当于去除掉了v中的多余内存。

由于STL实现的多样行，swap的方式并不能保证去掉所有的多余容量，但它将尽量将空间压缩到其实现的最小程度。

利用swap的交换容器的值的好处在于可以保证容器中元素的迭代器、指针和引用在交换后依然有效。 

vector<int> v1;
v1.push_back(1);
vector<int>::iterator i = v1.begin();

vector<int> v2(v1);
v2.swap(v1);
cout<<*i<<endl;  //output 1  iterator指向v2的begin

但是在使用基于临时变量的swap要当心iterator失效的情况　　

vector<int> v1;
v1.push_back(1);
vector<int>::iterator i = v1.begin();

vector<int>(v1).swap(v1);
cout<<*i<<endl;  //crash here

原因在于第5行构造的临时变量在该行结束后就被析构了。

第十八条： 避免使用vector<bool>

vector<bool>并不是一个真正的容器，也并不存储真正的bool类型，为了节省空间，它存储的是bool的紧凑表示，通常是一个bit。
由于指向单个bit的指针或引用都是不被允许的，vector<bool>采用代理对象模拟指针指向单个bit。 

vector<bool> v;
//...

bool *pb = &v[0]; // compile error

vector<bool>::reference *pr = &v[0];  // OK

　　

可以考虑两种方式替代vector<bool>

• deque<bool> 但是要注意deque的内存布局与数组并不一致
• bitset bitset不是STL容器所以不支持迭代器，其大小在编译器就已经确定，bool也是紧凑的存储在内存中。