C++ STL vector

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C++ STL vector的对象增长和内存回收机制

C++ STL vector简介

vector是一个类模板，模板本身不是类或函数（类模板和函数模板），相反可以将模板看作编译器生成类或函数的一份说明。编译器根据模板创建类或函数的过程称为实例化(instantiation)，当使用模板时，需要指出编译器把类或函数实例化成何种类型。

C++能允许大多数类型的对象作为vector的元素，但是因为引用不是对象，所以不存在包含引用的vector。

vector常见成员函数

  • size() 返回容器中有多少个元素
  • capacity() 返回容器当前已经分配的内存能容纳多少个元素
  • resize(n) 强迫容器改变到包含n个元素的状态
  • reserve(n) 强迫容器把它的容量变为至少n，前提是n不小于当前的大小

vector对象增长机制

为了支持快速随机访问，vector将元素连续存储，如果没有空间容纳新元素，而不得不获取新的内存空间时，vector和string的实现通常会分配比新的空间需求更大的内存空间，然后将已有元素从旧位置移动到新空间中，然后添加新元素，析构掉旧内存中的对象并释放旧存储空间。
vector和string提供了一些成员函数允许我们与它的实现中内存分配部分互动。

  • c.shrink_to_fit() 将capacity()减少为size()同样大小
  • c.capacity() 不重新分配内存，c可以保存多少元素
  • c.reserve(n) 分配至少能容纳n个元素的内存空间
    注意：
    • shrink_to_fit()只适用于vector, string和deque
    • capacity()和reserve只适用于vector和 string

只有当需要的内存空间超过当前容量时，reserve调用才会改变vector的容量。如果需求大于当前容量，reserve至少分配与需求一样大的内存空间（可能更大）。如果小于等于当前容量，reserve什么也不做。

在新标准库中，可以调用shrink_to_fit来要求vector, string和deque退回不需要的内存空间。但是，具体的实现可以选择忽略此请求，即==调用shrink_to_fit也并不保证一定退回内存空间==。

vector内存回收机制

由于vector的内存占用空间只增不减，比如你首先分配了10,000个字节，然后erase掉后面9,999个，留下一个有效元素，但是内存占用仍为10,000个。所有内存空间是在vector析构时候才能被系统回收。empty用来检测容器是否为空的，clear可以清空所有元素。但是即使clear，vector所占用的内存空间依然如故，无法保证内存的回收。

如果需要空间动态缩小，可以考虑使用deque。如果非vector不可，可以用swap()来帮助你释放内存。具体方法如下：

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vector<int> nums; 
nums.push_back(1);
nums.push_back(2);
vector<int>().swap(nums); //或者nums.swap(vector<int> ())

或者如下所示，使用一对大括号，意思一样的：

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//加一对大括号是可以让tmp退出{}的时候自动析构
{ 
    std::vector<int> tmp =   nums;  
    nums.swap(tmp); 
}

swap()是交换函数，使vector离开其自身的作用域，从而强制释放vector所占的内存空间，总而言之，释放vector内存最简单的方法是vector<int>().swap(nums)。但是如果nums是一个类的成员，不能把vector<int>().swap(nums)写进类的析构函数中，否则会导致double free or corruption (fasttop)的错误，原因可能是重复释放内存。

如果vector中存放的是指针，那么当vector销毁时，这些指针指向的对象不会被销毁，那么内存就不会被释放。如下面这种情况，vector中的元素时由new操作动态申请出来的对象指针：

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void doSomething()
{
    vector<int*> vip;
    for (int i = 0; i < 5; i++)
        vip.push_back(new int);
    // do something
    for (vector<int*>::iterator i = vip.begin(); i != vip.end(); ++i)
        delete *i;
}

Reference