Boolan_C++面向對象高級編程(下)-第7周

通過學習,知道了C++的vector容器可以說是Array的一個高級抽象版本。我們知道C和C++里面的Array都是不能動態增加大小的,所以我們在編C程序的時候要么先預先設好一個大數組,要么在需要的時候再根據所需大小在堆上malloc,事后還要記得free。
我覺得C++的vector容器的好處就是它可以實現動態增長。vector一開始申明的時候會有個初始大小n。然后我們開始給vector添加新的元素,比如push_back(),慢慢的元素越來越多,初始vector空間不夠用了,這時候再調用push_back()的話,其內部代碼就會向內存管理系統索要大小為2n的內存空間。這期間用到了vector的allocator,其內部實際上也是調用的malloc()。當新的內存分配好了之后,原vector的內容會被拷貝到新的空間,也就是新的vector所指向的空間,并且原vector的內容會被清空。
這里有好幾點需要注意: 1)vector空間不夠用時,每次申請雙倍的內存。當vector size很大時,可能會把系統內存耗盡,嚴重影響效率。 2)vector尺寸變大后,原vector的內容移動到新vector。
這里會涉及到大量的拷貝構造函數和析構函數。因為每個元素會被拷貝到新空間,然后被清空。所以效率會很低。 2)對vector的操作如果導致空間重新配置,指向原vector的所有iterator就都失效*,因為iterator其實就是指針。
其實這個以2為底的指數增長是一種對可用空間試探性的探測,在工程應用中很多地方都會用到這種以2為底的指數增長(因為速度快嘛),比如說TCP的擁塞控制機制里面,slow start過程一開始帶寬也是以2為底的指數增長,直到遇到丟包或達到一個門限值帶寬才開始線性增長。
不過這種以2為底數有個問題,那就是每次的新size會大于以前所有的size的和,比如說1->2->4->8, 那么8>1+2+4。 這樣,以前分配的內存就不能重用了。
但是凡事皆有利弊。以2為底數也是有好處的,每次增長一倍,所以可以用的空間也比較多,下次再需要分配空間的可能性也就變小了。
事實上我個人覺得到底是用2還是1.5,跟本地操作系統的內存管理系統很有關系。比如說Linux的buddy system,其將所有的空閑Page(每個頁大小 4KB )分組為11個塊鏈表組,每個塊鏈表分別包含大小為1,2,4,8,…,1024個連續的Page。內核會把內核大小為b的一對空閑Page合并為一個大小為2b的單獨塊,然后掛在對應大小為2b的塊鏈表上。可以想象這種內存管理系統會很適合以2為底數的指數增長。

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