C++ vector容器-45-vector互换和节省空间和预留空间

不念不忘少年蓝@ 2023-03-02 10:41 338阅读 0赞

这篇来学习vector一个互换操作，也就是有两个vector对象，可以通过一个api，把两个对象互换过来。实际上，就是在内存中交换了对象的指针，原来的指针指向新的vector对象。这种交换有时候是很有必要，特别是匿名vector对象进行交换后可以节约内存空间，最后来看看vector的预留空间相关的知识点。

**1.两个vector互换**

互换的函数很简单swap(vect)，当前容器和传进来的vect容器进行交换。下面代码先创建两个vector对象，然后进行打印交换前和交换后的容器元素。

#include <iostream>
    #include <string>
    #include <vector>
    using namespace std;
    
    void printVector(vector<int> &v)
    {
        // for循环迭代器遍历容器内元素
        for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
        {
            cout << *it << " ";   
        }
        cout << endl;
    
    }
    
    void test01()
    {
        // vector互换
        vector<int> vec;
        // 1 尾部插入元素
        vec.push_back(2);
        vec.push_back(4);
        vec.push_back(6);
        vec.push_back(8);
        vec.push_back(10);
    
        vector<int> vec2;
        for(int i=10; i>0; i--)
        {
            vec2.push_back(i);
        }
    
        cout << "before swap:" << endl;
        printVector(vec);
        printVector(vec2);
    
        cout << "after swap:" << endl;
        vec.swap(vec2);
        printVector(vec);
        printVector(vec2);
        
    }
    
    int main()
    {
        test01();
        system("pause");
        return 0;
    }

运行结果：

![20200728230418663.png][]

举例容器size变小，容量就没有相应变小

有时候一开始我们创建的vector容器的capacity会很大，然后后面代码通过resize函数，使容器元素个数变小，但是容量还是很大，这样就浪费内存空间，看看下面这个例子。

#include <iostream>
    #include <string>
    #include <vector>
    using namespace std;
    
    void printVector(vector<int> &v)
    {
        // for循环迭代器遍历容器内元素
        for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
        {
            cout << *it << " ";   
        }
        cout << endl;
    
    }
    
    void test01()
    {
        vector<int> vec;
        for(int i=0; i<100000; i++)
        {
            vec.push_back(i);
        }
    
        cout << "capacity:" << vec.capacity() << endl;
        cout << "size:" << vec.size() << endl;
    
        vec.resize(3);
        cout << "capacity:" << vec.capacity() << endl;
        cout << "size:" << vec.size() << endl;
    }
    
    int main()
    {
        test01();
        system("pause");
        return 0;
    }

结果

![20200728230949458.png][]

在28行代码之后，我们可能只需要存储3个元素，但是这个容器的容量还是初始的时候13万多大小，这个内存空间是无法自动回收，很是浪费内存空间。

**2.匿名vector对象进行互换后节省内存空间**

针对上面这种浪费内存空间的场景，我们可以通过匿名对象调用swap方法来解决。

#include <iostream>
    #include <string>
    #include <vector>
    using namespace std;
    
    void printVector(vector<int> &v)
    {
        // for循环迭代器遍历容器内元素
        for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
        {
            cout << *it << " ";   
        }
        cout << endl;
    
    }
    
    void test01()
    {
        vector<int> vec;
        for(int i=0; i<100000; i++)
        {
            vec.push_back(i);
        }
    
        cout << "capacity:" << vec.capacity() << endl;
        cout << "size:" << vec.size() << endl;
    
        vec.resize(3);
        vector<int>(vec).swap(vec);
        cout << "capacity:" << vec.capacity() << endl;
        cout << "size:" << vec.size() << endl;
    }
    
    int main()
    {
        test01();
        system("pause");
        return 0;
    }

就增加第29行代码

![20200728231304781.png][]

第29行代码vector<int>(vec)，这个部分是一个匿名对象，根据vec的长度，这里就是3去构造一个新的vector<int>对象，这个对象就是一个匿名对象，然后调用swap函数，把vec容器的容量也减少到3. 这个匿名对象只在29行有效，29行结束的时候会自动会编译器回收内存，这个是匿名对象的特点。

**3.预留空间**

下面看看一个vector容器如果要插入10万个数，在g++编译环境下需要动态扩展容器容量多少次才能解决存储10万个数元素

#include <iostream>
    #include <string>
    #include <vector>
    using namespace std;
    
    void printVector(vector<int> &v)
    {
        // for循环迭代器遍历容器内元素
        for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
        {
            cout << *it << " ";   
        }
        cout << endl;
    
    }
    
    void test01()
    {
        vector<int> vec;
        int num = 0; // 统计内存开辟次数
        int *p = NULL;  
        for(int i=0; i<100000; i++)
        {
            vec.push_back(i);
            if(p != &vec[0])
            {
                p = &vec[0];
                num++;
            }
        }
    
        cout << "num:" << num << endl;
        
    }
    
    int main()
    {
        test01();
        system("pause");
        return 0;
    }

![20200728232757864.png][]

上面这个指针p，一开始是NULL, 我们知道在内存中，数组或者字符串的指针都是默认指向数组第一个元素的位置。这个p就是通过这个特点来统计，只要扩容一次，数组首地址就发生变化一次，这样统计扩容次数的。

我这里是18次出现扩容，如果在vs上可能是30次左右。也就是发生18次动态扩容才搞定这个容器存储10万个数。如果我们一开始就大概知道这个容器需要多少空间，我们可以通过预留空间的办法去减少容器动态扩容的次数。

在vector容器中，预留空间使用reserve(int n)。

reserve(int len);  //容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可以访问

这个预留空间的作用是减少vector在动态扩展容量时的扩展次数，看下面代码

#include <iostream>
    #include <string>
    #include <vector>
    using namespace std;
    
    void printVector(vector<int> &v)
    {
        // for循环迭代器遍历容器内元素
        for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
        {
            cout << *it << " ";   
        }
        cout << endl;
    
    }
    
    void test01()
    {
        vector<int> vec;
        vec.reserve(100000);
        int num = 0; // 统计内存开辟次数
        int *p = NULL;  
        for(int i=0; i<100000; i++)
        {
            vec.push_back(i);
            if(p != &vec[0])
            {
                p = &vec[0];
                num++;
            }
        }
    
        cout << "num:" << num << endl;
        
    }
    
    int main()
    {
        test01();
        system("pause");
        return 0;
    }

![20200728233152580.png][]

这样一次就搞定，节约动态扩容的时间。

[20200728230418663.png]: /images/20230208/623e41ba98c5424d8b8e5ecfc47c2734.png
[20200728230949458.png]: /images/20230208/be5aa0dc4185494992833e055ba0fe97.png
[20200728231304781.png]: /images/20230208/6ac9440acdb64710973f0525a958cbfc.png
[20200728232757864.png]: /images/20230208/9ec7acd4057f4b03b2fa9e8d5099ba28.png
[20200728233152580.png]: /images/20230208/b49fdc135d0d4bc2865572bfb9d84eb7.png