c++ - vector 是否在 push_back() 上重新创建所有对象？

Question

我注意到每当我将一个对象 push_back() 到一个 vector 中时， vector 中所有现有的对象似乎都被“重新创建”了。

为了测试这一点，我在下面制作了以下测试程序。该程序所做的是将 MyClass 的几个实例 push_back() 到一个 vector 中，并在每个 push_back() 之后打印 vector 中当前对象的地址。每当创建/销毁实例时，构造函数和析构函数都会打印一条消息，其中包含对象的地址。

#include "stdafx.h"
#include <vector>
#include <iostream>

using namespace std;

class MyClass {

public:
    MyClass() {
        cout << "Constructor: " << this << endl;
    }
    ~MyClass() {
        cout << "Destructor: " << this << endl;
    }

};

void printAdresses(const vector<MyClass> & v) {
    for (int i = 0; i < v.size(); i++) {
        cout << &v[i] << endl;
    }
}

int main()
{
    vector<MyClass> v;

    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        v.push_back(MyClass());
        cout << "Contains objects: " << endl;
        printAdresses(v);
        cout << endl;
    }

    system("pause");
    return 0;
}

下面是我运行程序得到的输出。每个 block 都是循环一次迭代的输出。

Constructor: 00EFF6AF
Destructor: 00EFF6AF
Contains objects:
034425A8

Constructor: 00EFF6AF
Destructor: 034425A8
Destructor: 00EFF6AF
Contains objects:
034426F8
034426F9

Constructor: 00EFF6AF
Destructor: 034426F8
Destructor: 034426F9
Destructor: 00EFF6AF
Contains objects:
034424E8
034424E9
034424EA

Constructor: 00EFF6AF
Destructor: 034424E8
Destructor: 034424E9
Destructor: 034424EA
Destructor: 00EFF6AF
Contains objects:
034423F8
034423F9
034423FA
034423FB

除了作为 push_back() 参数给出的项目的构造函数和析构函数之外，在 push_back() 期间调用其他对象的析构函数(但没有相应的构造函数？)。当仔细查看地址时，我们发现析构函数属于 vector 中 push_back() 之前的元素。之后 vector 包含其他地址不同但元素数量相同的对象(加上新的 push_backed)。

这一切告诉我的是， vector 中的所有对象在每次 push_back 后都被销毁并重新创建。如果是这种情况，为什么会这样？当 vector 变得太大时，它似乎真的很低效。如果不是这样，那到底发生了什么？

Answer 1

Vector 预先分配一些空间。

例如，它的初始大小可以为 2 个元素。当您尝试推送第三个时，它会重新分配 4 个元素。当您尝试压入第 5 个元素时，它会重新分配 8 个元素，依此类推。

这就是为什么你有一个 .size() 反射(reflect)你有多少元素和一个 .capacity() 反射(reflect)什么是容量(在需要重新分配之前可以存储多少元素)。您可以通过调用 .reserve() 手动处理该容量

要回答您原来的问题，重新分配需要将前一个数组中的所有元素复制到一个更大的数组中。这需要销毁以前的元素并创建一些新元素。如果您看到析构函数调用但没有看到匹配的构造函数调用，这是因为它没有使用默认构造函数，而是使用复制构造函数:

MyClass(const MyClass&)

这个构造函数接受一个对象和一个参数，并使用它来构造和初始化一个新对象。

此外，正如评论中提到的那样:尽管重新分配/复制过程可以看作是昂贵的，但平均而言它不是而且实际上构成了一个常量时间操作。这是因为重新分配和复制的成本被分摊到 future 的插入中，因为我们没有重新分配所需的确切空间，而是分配了比必要更多的空间。