Boolan_C++面向对象高级编程(下)-第7周

通过学习,知道了C++的vector容器可以说是Array的一个高级抽象版本。我们知道C和C++里面的Array都是不能动态增加大小的,所以我们在编C程序的时候要么先预先设好一个大数组,要么在需要的时候再根据所需大小在堆上malloc,事后还要记得free。
我觉得C++的vector容器的好处就是它可以实现动态增长。vector一开始申明的时候会有个初始大小n。然后我们开始给vector添加新的元素,比如push_back(),慢慢的元素越来越多,初始vector空间不够用了,这时候再调用push_back()的话,其内部代码就会向内存管理系统索要大小为2n的内存空间。这期间用到了vector的allocator,其内部实际上也是调用的malloc()。当新的内存分配好了之后,原vector的内容会被拷贝到新的空间,也就是新的vector所指向的空间,并且原vector的内容会被清空。
这里有好几点需要注意: 1)vector空间不够用时,每次申请双倍的内存。当vector size很大时,可能会把系统内存耗尽,严重影响效率。 2)vector尺寸变大后,原vector的内容移动到新vector。
这里会涉及到大量的拷贝构造函数和析构函数。因为每个元素会被拷贝到新空间,然后被清空。所以效率会很低。 2)对vector的操作如果导致空间重新配置,指向原vector的所有iterator就都失效*,因为iterator其实就是指针。
其实这个以2为底的指数增长是一种对可用空间试探性的探测,在工程应用中很多地方都会用到这种以2为底的指数增长(因为速度快嘛),比如说TCP的拥塞控制机制里面,slow start过程一开始带宽也是以2为底的指数增长,直到遇到丢包或达到一个门限值带宽才开始线性增长。
不过这种以2为底数有个问题,那就是每次的新size会大于以前所有的size的和,比如说1->2->4->8, 那么8>1+2+4。 这样,以前分配的内存就不能重用了。
但是凡事皆有利弊。以2为底数也是有好处的,每次增长一倍,所以可以用的空间也比较多,下次再需要分配空间的可能性也就变小了。
事实上我个人觉得到底是用2还是1.5,跟本地操作系统的内存管理系统很有关系。比如说Linux的buddy system,其将所有的空闲Page(每个页大小 4KB )分组为11个块链表组,每个块链表分别包含大小为1,2,4,8,…,1024个连续的Page。内核会把内核大小为b的一对空闲Page合并为一个大小为2b的单独块,然后挂在对应大小为2b的块链表上。可以想象这种内存管理系统会很适合以2为底数的指数增长。

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