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vector的push_back拷贝构造和空间占用分析

本文同步自:https://zohead.com/archives/vector-push-back-space-copy/ 这两天在实际程序中使用 STL 的 vector push_back 类对象时出现问题,偶尔发现 vector 在 push_back 时的调用类对象的拷贝构造函数和析构函数有点特别,简单做下分析。 程序代码: 功能很简单,main 中定义一个 sss 类对象和对应的 vector,然后在循环中改类成员的值,并依次 push_back 到 vector 中,类的构造函数、析构函数、拷贝构造函数中都加了对应的打印输出。循环运行了5次,往 vector 中增加了5个类成员。 实际运行输出如下: ---init sss 0x22ff20, value:11 ---copy 0x22ff20 to 0x5d2a58 size: 1, capacity: 1 ---copy 0x5d2a58 to 0x5d2ad8 ---copy 0x22ff20 to 0x5d2adc ---destory sss 0x5d2a58, value:12 size: 2, capacity: 2 ---copy 0x5d2ad8 to 0x5d2ae8 ---copy 0x5d2adc to 0x5d2aec ---copy 0x22ff20 to 0x5d2af0 ---destory sss 0x5d2ad8, value:12 ---destory sss 0x5d2adc, value:13 size: 3, capacity: 4 ---copy 0x22ff20 to 0x5d2af4 size: 4, capacity: 4 ---copy 0x5d2ae8 to 0x5d2b00 ---copy 0x5d2aec to 0x5d2b04 ---copy 0x5d2af0 to 0x5d2b08 ---copy 0x5d2af4 to 0x5d2b0c ---copy 0x22ff20 to 0x5d2b10 ---destory sss 0x5d2ae8, value:12 ---destory sss 0x5d2aec, value:13 ---destory sss 0x5d2af0, value:14 ---destory sss 0x5d2af4, value:15 size: 5, capacity: 8 ---destory sss 0x5d2b00, value:12 ---destory sss 0x5d2b04, value:13 ---destory sss 0x5d2b08, value:14 ---destory sss 0x5d2b0c, value:15 ---destory sss 0x5d2b10, value:16 ---destory sss 0x22ff20, value:16 结果分析: vector 每次调用 push_back 时都会拷贝一个新的参数指定的 sss 类对象,这会调用 sss 的拷贝构造函数,第一次的 copy 正常,而且 vector 的实际容量也由 0  变为 1。 第二次调用 push_back,通过输出会发现调用了两次拷贝构造函数,一次析构函数,原来 vector 此时判断容量不够,将容量扩大为原来的两倍,变为 2,并将原来的元素再次拷贝一份存放到新的内存空间,然后拷贝新加的类对象,最后再释放原来的元素。 第三次调用 push_back 时,vector 自动扩大为4,因此拷贝构造函数调用了3次,析构函数调用了2次,程序最终退出了时就析构了 5 次加本身的 sss 类对象一共 6 次。 参考: 由此看来,vector 的 push_back 在发现空间不足时自动将空间以 2 的指数增长:0 -> 1 -> 2 -> 4 -> 8 -> 16 -> 32 … 查找资料后得知,如此设计的主要目的是为了尽可能的减小时间复杂度;如果每次都按实际的大小来增加 vector 的空间,会造成时间复杂度很高,降低 push_back 的速度。 另外关于 push_back 为什么会执行拷贝构造函数,push_back 的原型为: void push_back(const _Ty& _Val) 参数是以引用方式传递,按说不会拷贝,但 push_back 实际实现中判断空间不足时是调用 insert 函数添加元素: void push_back(const _Ty& _Val) {     // insert element at end     if (size() < capacity())     #if _HAS_ITERATOR_DEBUGGING     {         // room at end, construct it there         _Orphan_range(_Mylast, _Mylast);         _Mylast = _Ufill(_Mylast, 1, _Val);     }     #else /* _HAS_ITERATOR_DEBUGGING */         _Mylast = _Ufill(_Mylast, 1, _Val);     #endif /* _HAS_ITERATOR_DEBUGGING */     else         insert(end(), _Val); } 更新: 2012-05-10:       近期在 Visual Studio 2010 中发现 vector 的实际空间增加顺序为:1 - 2 - 3 - 4 […]