C++ Vector深入理解与内存管理-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/lina_suda/article/details/50729874

本文介绍了C++中vector的基本理解，包括其作为动态数组的特性，以及如何将vector类型数据传入函数。重点讨论了vector内存的分配与释放，澄清了关于clear()方法后内存是否释放的疑惑，并提供了通过swap减少容量以避免内存浪费的方法。同时，文章提醒读者注意使用shrink_to_fit()来优化内存管理，尽管这可能会增加拷贝数据的时间成本。

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在c++中，vector是一个十分有用的容器，下面对这个容器做一下总结。

1. 基本理解

2. 将vector类型数据传入函数的几种类型

3. 内存的分配与释放

1. 基本理解

vector(向量): C++中的一种数据结构,确切的说是一个类.它相当于一个动态的数组,当程序员无法知道自己需要的数组的规模多大时,用其来解决问题可以达到最大节约空间的目的.

(a) 头文件与命名空间

#include<vector>
using namespace std;

(b) 创建vector对象

vector<int> vec1;//一维数组
vector<vector<int>> vec2(5,vector<int>(0));//二维数组,第一维长度为5，第二维未知且长度可变

vec1.push_back()   //在数组的最后添加一个数据
vec1.pop_back()    //去掉数组的最后一个数据 
vec1.at()          //得到编号位置的数据
vec1.begin()       //得到数组头的指针
vec1.end()         //得到数组的最后一个单元+1的指针
vec1.front()           //得到数组头的引用
vec1.back()           //得到数组的最后一个单元的引用
vec1.max_size()   //得到vector最大可以是多大
vec1.capacity()     //当前vector分配的大小
vec1.size()            //当前使用数据的大小
vec1.resize()         //改变当前使用数据的大小，如果它比当前使用的大，者填充默认值
vec1.reserve()      //改变当前vecotr所分配空间的大小
vec1.erase()         //删除指针指向的数据项
vec1.clear()          //清空当前的vector
vec1.rbegin()        //将vector反转后的开始指针返回(其实就是原来的end-1)
vec1.rend()          //将vector反转构的结束指针返回(其实就是原来的begin-1)
vec1.empty()        //判断vector是否为空
vec1.swap()         //与另一个vector交换数据

2. 将vector类型数据传入函数的几种类型

问题：

生成一个vector <string> Vec 对象，我该如何将该对象传给一个函数（值传递），请问我该怎么定义形参？

回答：

以 vector<int> vec; 为例说明。有多种函数声明方式：
1. void deal( vector<int> vec );
2. void deal( vector<int>* pvec );
3. void deal( const vector<int>* pvec ); // 在函数内不能改变 pvec 指向的对象
4. void deal( vector<int>& vec );
5. void deal( const vector<int>& vec ); // 在函数内不能改变 vec 对象

其对应的调用分别是：
1. deal( vec );
2. deal( &vec );
3. deal( &vec );
4. deal( vec );
5. deal( vec );

补充：

3. void deal( const vector<int>* pvec ); //调用时不会调用拷贝构造函数
5. void deal( const vector<int>& vec ); // 在函数调用时调用了vector的拷贝构造函数

不解之处：采用方式1时vec数据传不出来，不晓得怎么回事？

3. 内存的分配与释放

今天在看微博的时候，有人提出了一个对于Vector内存泄露的疑问（ Link）。

博主采用 Vector存储一些数据，但是发现在执行 clear() 之后内存并没有释放，于是怀疑产生了内存泄露。随后有人回复：

“vector 的 clear 不影响 capacity , 你应该 swap 一个空的 vector。”

开始并不知道回复者在说什么，于是在谷歌上搜索 vector swap clear 发现已经有类似的问题出现了，并且给出了一些解决方案。

原来这样的问题在《Effective STL》中的“条款17”已经指出了

当vector、string大量插入数据后，即使删除了大量数据（或者全部都删除，即clear）并没有改变容器的容量（capacity），所以仍然会占用着内存。为了避免这种情况，我们应该想办法改变容器的容量使之尽可能小的符合当前数据所需（shrink to fit）

《Effective STL》给出的解决方案是：

 
         vector<type> v; 
        
         //.... 这里添加许多元素给v 
        
         //.... 这里删除v中的许多元素 
        
         vector<type>(v).swap(v); 
        
         //此时v的容量已经尽可能的符合其当前包含的元素数量 
        
         //对于string则可能像下面这样 
        
         string(s).swap(s);

即先创建一个临时拷贝与原先的vector一致，值得注意的是，此时的拷贝其容量是尽可能小的符合所需数据的。紧接着将该拷贝与原先的vector v进行交换。好了此时，执行交换后，临时变量会被销毁，内存得到释放。此时的v即为原先的临时拷贝，而交换后的临时拷贝则为容量非常大的vector（不过已经被销毁）

为了证明这一点，我写了一个程序，如下：

 
         #include <iostream> 
        
         #include <vector> 
        
         using 
         namespace 
          std; 
        
         vector <string> v; 
        
         char 
         ch; 
        
         int 
         main () 
        
         { 
        
         for 
         ( 
         int 
         i=0; i<1000000; i++) 
        
         v.push_back( 
         "abcdefghijklmn" 
         ); 
        
         cin >> ch; 
        
         // 此时检查内存情况 占用54M 
        
         v.clear(); 
        
         cin >> ch; 
        
         // 此时再次检查， 仍然占用54M 
        
         cout <<  
         "Vector 的 容量为" 
          << v.capacity() << endl; 
        
         // 此时容量为 1048576 
        
         vector<string>(v).swap(v); 
        
         cout <<  
         "Vector 的 容量为" 
          << v.capacity() << endl; 
        
         // 此时容量为0 
        
         cin >> ch; 
        
         // 检查内存，释放了 10M+ 即为数据内存 
        
         return 
         0; 
        
         }