C++的vector使用优化

我们在上一章说了如何使用这个vector动态数组，这章我们说说如何更好的使用它以及它是如何工作的。当你创建一个vector，然后使用push_back添加元素，当当前的vector的内存不够时，会从内存中的旧位置复制到内存中的新位置，然后删除删除旧位置的内存，也就是说当我push_back，vector容量不够添加元素就会调整大小，重新分配，这也就是将代码拖慢的原因之一。是事实，我们需要不断的重新分配，这是一个非常缓慢的操作，应该避免。我们如何避免复制对象，如果我们处理的是vector，特别是基于vector的对象，我们没有存储vector指针，我们存储的是vector对象，那占的内存就更大了，所以我们要优化复制。

cpp 复制代码

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

struct Vertex
{
	float x, y, z;

	Vertex(float x, float y, float z)
		: x(x), y(y), z(z)
	{
		
	}
	//拷贝构造
	Vertex(const Vertex& vertex)
		: x(vertex.x), y(vertex.y), z(vertex.z)
	{
		std::cout << "Copied!" << std::endl;
	}
};

int main()
{
	std::vector<Vertex> vertices;
    //打印6次
	//vertices.push_back(Vertex(1, 2, 3));
	//vertices.push_back(Vertex(4, 8, 9));
	//vertices.push_back(Vertex(7, 5, 6));

    //打印3次
	vertices.reserve(3);
	vertices.push_back(Vertex(1, 2, 3));
	vertices.push_back(Vertex(4, 8, 9));
	vertices.push_back(Vertex(7, 5, 6));
	std::cin.get();

    //打印0次
    vertices.emplace_back(1, 2, 3);
	vertices.emplace_back(14, 4, 6);
	vertices.emplace_back(7, 8, 9);

}

在上面这段代码中，我们复制了6次（调用了6次拷贝构造函数），这个是为什么呢？当我们在push_back的时候，我们实际是在，主函数的当前帧中构造它，所以我们在main的栈上创建它，然后我们需要做的是，把它放到这个vector中，所以我们是从main函数中（把这个创建的vertex）放到实际的vector中。

在 C++ 中，std::vector 是一个动态数组，它可以调整其大小以容纳不同数量的元素。当你调用 reserve 方法时，你告诉 vector 它应该预先分配足够的内存来存储指定数量的元素，但并不会真正添加这些元素。这样做的好处是，当你稍后添加元素到 vector 时，它可能不需要重新分配内存（如果添加的元素数量没有超过预留的数量），这可以提高效率，因为内存分配通常是一个昂贵的操作。

在我们的代码中，由于预留了 3 个元素的空间，因此当你添加前三个元素时，不需要重新分配内存，所以不会调用拷贝构造函数（除了可能的隐式移动构造函数或复制省略，但这些在这个例子中都不适用，因为直接传递了临时对象）。但是，如果你没有调用 reserve，并且 vector 的初始容量小于你要添加的元素数量，那么在添加元素时可能需要重新分配内存。在重新分配内存时，旧的元素会被拷贝（或移动）到新的内存位置，这就会调用拷贝构造函数（或移动构造函数）。

当你使用 vertices.emplace_back(1, 2, 3);（以及类似的 emplace_back 调用）时，你实际上是在告诉 std::vector 直接在其内部存储中构造 Vertex 对象，而不是先创建一个临时对象然后再将其拷贝或移动到 vector 中。这是 emplace_back 相较于 push_back 的主要优势之一，因为它避免了不必要的拷贝或移动操作，从而提高了效率。

由于 emplace_back 直接在 vector 的内存中构造对象，它不会调用 Vertex 的拷贝构造函数。相反，它会调用 Vertex 的构造函数，直接传递参数给构造函数来构造对象。这就是为什么你在使用 emplace_back 后没有看到 "Copied!" 的输出。而是三次Constructed!

cpp 复制代码

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

struct Vertex
{
	float x, y, z;

	Vertex(float x, float y, float z)
		: x(x), y(y), z(z)
	{
		std::cout << "Constructed!" << std::endl;
	}
	//拷贝构造
	Vertex(const Vertex& vertex)
		: x(vertex.x), y(vertex.y), z(vertex.z)
	{
		std::cout << "Copied!" << std::endl;
	}
};

int main()
{
	std::vector<Vertex> vertices;
	vertices.reserve(3);

	vertices.emplace_back(1, 2, 3);
	vertices.emplace_back(14, 4, 6);
	vertices.emplace_back(7, 8, 9);
	std::cin.get();
}

运行上述代码，你会看到 "Constructed!" 被打印了3次，而不是 "Copied!"，因为 emplace_back 直接在 vector 的内存中构造了 Vertex 对象。