vector的性能利器：reserve

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vector是C++編程時的經常使用容器，其幫助用戶自動管理存儲空間，簡單易用，且能避免資源泄露的問題。須要動態分配存儲空間的場景，徹底可替代原生數組。

vector被人詬病的地方在於性能。C++ 11引入array容器，有原生數組的性能，編譯期能肯定大小的狀況可取代vector。但對於運行期才能肯定大小的狀況，array不適用，仍是得上vector。

實踐中提升vector性能的要點是儘可能使用reserve（僅次於換編譯器和STL實現）。運行期依然不能肯定數組的個數，明智的選擇是什麼也不作，push_back/emplace_back就足夠；運行期能肯定個數，則應該用reserve，不建議用傳遞大小的數組構造函數或者調用resize。

reserve vs resize

reserve和resize函數都能分配足夠容納下指定個數對象的空間。不一樣之處是resize（或構造函數傳遞數組個數）會改變數組的size（即當前元素的指針），而且極大的可能性會調用存儲對象的**(複製)構造函數**。reserve作的事情就比較純粹：僅分配所需的空間。

一段代碼說明三者的區別：

// file: test.cpp
#include <iostream>
#include <vector>


class Foo {
    public:
        Foo() {
            std::cout << "Foo constructor" << std::endl;
        }
};

int main(int argc, char* argv[]) {
    std::cout << "initialize vector with element number..." << std::endl;
    std::vector<Foo> vec1(5);
    std::cout << "-------------" << std::endl;
    std::cout << "vec1 size:" << vec1.size() << std::endl << std::endl;

    std::cout << "vector resize..." << std::endl;
    std::vector<Foo> vec2;
    vec2.resize(5);
    std::cout << "-------------" << std::endl;
    std::cout << "vec2 size:" << vec2.size() << std::endl << std::endl;


    std::cout << "vector reserve..." << std::endl;
    std::vector<Foo> vec3;
    vec3.reserve(5);
    std::cout << "-------------" << std::endl;
    std::cout << "vec3 size:" << vec3.size() << std::endl << std::endl;

    return 0;
}
複製代碼

用gcc編譯程序：g++ -std=c++0x -o test -O2 test.cpp，而後./test執行程序，結果以下：

initialize vector with element number...
Foo constructor
Foo constructor
Foo constructor
Foo constructor
Foo constructor
-------------
vec1 size:5

vector resize...
Foo constructor
Foo constructor
Foo constructor
Foo constructor
Foo constructor
-------------
vec2 size:5

vector reserve...
-------------
vec3 size:0
複製代碼

輸出結果很顯然：不管用構造數組時指定個數，仍是resize，都會調用存儲類型的默認構造函數並改變size。常規狀況下，默認生成的對象沒什麼用處，最後都會被覆蓋掉。若是存儲類型的構造函數比較複雜，這兩種方式都以大代價作無用功。

而reserve就不會，理念簡單，性能槓槓的。

注意：編譯上述程序，去掉-std=c++0x選項，結果將會不一樣。緣由是vector的構造函數或者resize默認用複製的方式填充，因此構造函數僅調用一次。

總結

細心對比，你會發現reserve和resize的區別就像malloc和new的區別（不過malloc是函數，new是操做符）：malloc/operator new/reserve獲得一塊冰冷的內存，什麼都沒有；new/resize獲得的是一個個鮮活的對象。若是僅需存儲空間的話，malloc/operator new會更高效。

因此，使用vector時儘可能用reserver來提升性能。

參考

1. std::vector::resize
2. Does the vector.resize() method calls the default elements constructors when resizing?