std::vector的用法优化

本文探讨了在使用std::vector时如何通过合理利用reserve和emplace_back进行性能优化,避免不必要的内存复制,以提高代码效率。通过对示例代码的分析,揭示了未优化的vector在插入元素时可能导致的内存复制问题,并提供了优化方案。

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std::vector的用法优化

背景

最近看std的库和相关的API文档,然后就直接调用了。感觉自己好像学会了新工具,实际发现写出来的性能和老手相差很大。首先,建议大家看一下操作系统的书,了解什么是堆栈,内存的复制,回收释放等原理,在此基础上,了解std库就会有更深的见解。下面的例子是在Youtube学习编程优化的总结,分享给需要的同行。

用法优化示例

话不多说,先贴代码:

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

using namespace std;

struct Vertex{
    float x, y, z;
    Vertex(float x, float y, float z):x(x), y(y),z(z){}
    Vertex(const Vertex& vertex):x(vertex.x), y(vertex.y), z(vertex.z){
        std::cout<<"copied"<<std::endl;
    }
};
int main()
{
    std::vector<Vertex> vertics;
    //vertics.reserve(3);
    vertics.push_back({1, 2, 3});
    vertics.push_back({4, 5, 6});
    vertics.push_back({7, 8, 9});
    return 0;
}

这是一个大家都熟悉的写法,参考API文档很容易写成如上的代码。上述代码的执行结果如下:

copied
copied
copied
copied
copi
### std::vector 的 swap 方法 `std::vector` 提供了一个成员函数 `swap()`,用于交换两个容器的内容。该操作的时间复杂度为 O(1),因为它只涉及指针和其他控制数据的交换,而不是实际元素的复制或移动。 以下是关于 `std::vector::swap` 的详细介绍: #### 成员函数定义 `void swap(vector& other);` - 参数: - `other`: 另一个 `std::vector` 容器实例,它将与当前容器的内容互换。 - 返回值:无返回值。 通过调用此方法,两个容器中的所有元素会被快速交换,而不会触发任何元素的拷贝或销毁过程[^4]。 #### 示例代码 下面是一个完整的示例程序,展示如何使用 `std::vector::swap` 来交换两个向量的内容: ```cpp #include <iostream> #include <vector> int main() { // 初始化两个向量 std::vector<int> vec1 = {1, 2, 3}; std::vector<int> vec2 = {4, 5}; // 输出初始状态 std::cout << "Before swapping:" << std::endl; std::cout << "vec1 contains: "; for (int i : vec1) std::cout << i << " "; std::cout << std::endl; std::cout << "vec2 contains: "; for (int i : vec2) std::cout << i << " "; std::cout << std::endl; // 使用 swap 方法交换两个向量的内容 vec1.swap(vec2); // 输出交换后的状态 std::cout << "\nAfter swapping:" << std::endl; std::cout << "vec1 contains: "; for (int i : vec1) std::cout << i << " "; std::cout << std::endl; std::cout << "vec2 contains: "; for (int i : vec2) std::cout << i << " "; std::cout << std::endl; return 0; } ``` 运行以上代码会得到如下输出: ``` Before swapping: vec1 contains: 1 2 3 vec2 contains: 4 5 After swapping: vec1 contains: 4 5 vec2 contains: 1 2 3 ``` 此外,在 C++11 或更高版本中,还可以利用全局函数 `std::swap` 对两个 `std::vector` 进行交换[^3]。例如: ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <utility> // std::swap int main() { std::vector<int> vec1 = {1, 2, 3}; std::vector<int> vec2 = {4, 5}; std::swap(vec1, vec2); for (auto v : vec1) std::cout << v << &#39; &#39;; std::cout << &#39;\n&#39;; for (auto v : vec2) std::cout << v << &#39; &#39;; std::cout << &#39;\n&#39;; return 0; } ``` 这段代码同样实现了两者的交换功能,并且效果一致。 --- #### 注意事项 1. 如果需要频繁地交换较大的容器内容,则推荐优先考虑 `std::vector::swap`,因为它的效率高于手动实现的方式。 2. 当使用全局 `std::swap` 函数时,编译器通常会对 `std::vector` 类型优化成内部调用其专属的 `swap` 方法来提升性能[^3]。 ---
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