Was passiert unter der Haube von vector::push_back Speicher her?

Meine Frage ist in Bezug auf die Wirkung von vector::push_back, ich weiß, es fügt ein element am Ende des Vektors, aber was passiert unter der Haube?

IIRC Speicher-Objekte erfolgt in einer sequentiellen Weise, so meine Frage ist, ob vector::push_back einfach mehr Speicher reserviert unmittelbar nach dem Vektor, und wenn ja, was passiert, wenn es ist nicht genügend freier Speicher in die Lage? Oder vielleicht einen Hinweis Hinzugefügt, das "Ende" zu verursachen, die vector zu "hüpfen", um den Ort geht es weiter? Oder ist es einfach nur umgeschichtet und durch kopieren an einen anderen Ort, der genug Platz hat und die alte Version wird verworfen? Oder vielleicht etwas anderes?

InformationsquelleAutor dtech | 2011-10-26
  1. 20

    Wenn genügend Platz ist bereits reserviert, das Objekt zu kopieren, wurden aus dem argument im Ort. Wenn es nicht genug Speicher, der Vektor wird wachsen interne databuffer folgenden einige Art von geometrischer progression (jedes mal, wenn die neue Größe wird k*old_size mit k > 1[1]) und alle Objekte, die in der ursprünglichen Puffer werden dann verschoben auf die neuen Puffer. Nach Abschluss des Vorgangs den alten Puffer freigegeben wird, um das system.

    Im vorherigen Satz bewegen nicht in den technischen move-Konstruktor/move-Zuweisung Gefühl haben, Sie könnten verschoben oder kopiert oder durch eine entsprechende operation.

    [1] Wächst um einen Faktor k > 1 sorgt dafür, dass die fortgeführten Anschaffungskosten von push_back konstant ist. Die eigentliche Konstante ist, variiert von einer Implementierung zu einer anderen (Dinkumware verwendet 1.5, gcc verwendet 2). Die fortgeführten Anschaffungskosten bedeutet, dass selbst wenn jeder so oft eine push_back wird sehr teuer (O(N) auf die Größe des Vektors zu der Zeit), diese Fälle sind selten genug, dass sich die Kosten für alle Operationen über das ganze set von Insertionen ist linear in der Anzahl der Einträge, und damit jede Einfügung Durchschnitte eine Konstante Kosten)

    • Nun, in diesem Fall, wäre es nicht effizienter, eine Art von "fragment" die vector mit Zeigern auf seine Fragmente, es kann also noch Durchlaufen werden, dies ist der Fall bei großen Vektoren, deren Umlegung veranlassen würden, eine spürbare Engpass? Gibt es eine Möglichkeit wie diese, oder ich setze meine eigene version eines Vektors? Könnte der Verlust von ein paar ints im Wert von Zeiger und ein paar Hopfen überwiegen die Strafe der Umverteilung?
    • Das ist ein Seil. nach einigem hin und her, die STL implementors haben vereinbart, dass std::vector garantiert zusammenhängenden Speicher . Ein Seil auch nicht über eine O(1) Zugriff per index, abhängig von der Anzahl der Segmente.
    • Das ist genau der Grund, warum Vektoren verwendet: Sie haben zusammenhängenden Speicher. Für andere Dinge, man könnte eine verknüpfte Liste oder so etwas.
    • Dies ist Deque ist in der Regel umgesetzt (mit dem Pfeil zwischen den Blöcken von Daten).
    • follow-up-Frage. Ich bin gespannt, was passiert, wenn ich eine Referenz sagen int & x = myintvector[42] und dann gehen Sie zum hinzufügen einer Menge von Elementen zum vector, genug zum auslösen bewegen. Darf ich genommen haben, dass der Verweis in den ersten Platz?
    • Das würde zur Unwirksamkeit der Bezugnahme. Sie dürfen, nehmen Sie die Referenz, aber man muss aufpassen, dass der Aufhebungs-Regeln des Containers.
    • Danke Loki, aber von was ich gelesen habe Deque ist nicht die Größe beachten, so werde ich noch implementieren müssen zusätzliche fail-safe-Funktionalität. Danke!
    • Das Objekt wird nicht gebaut in der Ort. Es ist kopiert, und die Kopie-operation erstellte durch den compiler. Es ist SEHR unterschiedlich. vector::emplace der C++11-Konstrukten in den Ort.
    • Ich meinte nicht, dass das argument push_back errichtet ist im Ort, sondern vielmehr, dass das Objekt in der container ist gebaut in der Ort. Ob diese Kopie können Sie erstellte durch den compiler, ich bezweifle es, die parameter konstruiert, indem der Anrufer an den Ort des Anrufs, und es kann möglicherweise nicht wissen, die Lage wo sich das Objekt werden, muss der Anrufer zuordnen-und konstruieren das argument, dann übergeben Sie einen Verweis, um es zu push_back alle, dass bevor zu wissen, die Lage der Puffer. (Ich gehe davon aus, dass keine tatsächlichen inlining, mit echten inlining kann alles passieren)
    • Noch jetzt ist es viel klarer und es gibt keine Zweideutigkeit 🙂 ich dachte (zum Beispiel) myVector.push_back(MyObject()). Dass jemand nicht weiß, wie viel C++ "liebt" der copy-Konstruktor könnte gedacht haben, dass das Objekt gebaut wurde, direkt im Ort.

    InformationsquelleAutor David Rodríguez - dribeas
  2. 3

    Beim vector ist der Speicherplatz zu verwenden, wird es die Zuweisung zu reserve mehr Platz.

    Ist es an der Zuweisung zu entscheiden, wie dies umgesetzt wird.

    Jedoch der Vektor, der entscheidet, wie viel Speicherplatz zu reservieren: der standard garantiert, dass die Vektor-Kapazitäten sollen wachsen, um mindestens einen Faktor 1,51 geometrisch (siehe Kommentar), damit verhindern, dass schreckliche Leistung durch wiederholte "kleine" Mittel.

    Auf dem physischen verschieben/kopieren von Elementen:

    • c++11-konformen Implementierungen wird bewegen Elemente, wenn Sie Unterstützung bewegen, Zuordnung und Konstruktion
    • die meisten Implementierungen, die ich kenne (g++ insbesondere) verwenden std::copy (kopieren) - POD-Typen; der Algorithmus Spezialisierung für POD-Typen sorgt dafür, dass diese kompiliert in (im wesentlichen) ein memcpy Betrieb. Dies wiederum wird zusammengestellt, in welcher die CPU-Instruktion ist die Schnellste auf Ihrem system (z.B. SSE2-Anweisungen)

    1 ich habe versucht, zu finden die Referenz zitieren, für die von der n3242 standard-Entwurf, aber ich war nicht in der Lage zu finden, es zu diesem Zeitpunkt

    • Der standard garantiert nur (indirekt über die Komplexität der Anforderungen), dass das Wachstum geometrisch, eher als das arithmetische. Ist es nicht eine Mindest-Anforderung für die Multiplikator; eine Implementierung der wuchs durch einen Faktor von 1,1 wäre konform.
    • Ah, das erklärt mir nicht, um es zu finden. Habe ich Art von Wunder, wenn ich fand die Komplexität der Anforderungen für push_back (erinnert mich an stackoverflow.com/questions/7554039/...)
    InformationsquelleAutor sehe
  3. 2

    Einen Vektor ergibt, dass alle Elemente contigious in Erinnerung.

    Intern Sie können denken, es als definiert als drei Zeiger (oder was auch wirken wie Zeiger):

    start:     Points at the beginning of the allocated block.
final:     Points one past the last element in the vector.
           If the vector is empty then start == final 
capacity:  Points one past the end of allocated memory.
           If final == capacity there is no room left.

    Wenn Sie drücken Sie zurück.

    1. Wenn die endgültige kleiner ist als die Kapazität:
      • das neue element wird kopiert in die Lage spitzt sich zu, durch eine endgültige
      • Finale wird inkrementiert zu der nächsten Position.
    2. Wenn Finale ist die gleiche wie Kapazität, dann wird der Vektor voll ist
      • muss neuer Speicher allokiert werden.
      • Der compiler dann zuordnen X*(capacity - start)*sizeof(t) bytes.
      • wobei X in der Regel einen Wert zwischen 1,5 und 2.
      • Dann kopiert es die Werte aus der alten Speicher-Puffer zu den neuen Speicher-Puffer.
      • den neuen Wert in den Puffer eingefügt.
      • Überträgt start/Finale/Kapazität Zeiger.
      • Free die alten Puffer
    InformationsquelleAutor Martin York
  4. 2

    Wenn vector läuft out of space, es ist reserviert, und alle Elemente, die übernommen werden in das neue array. Das alte array wird dann zerstört.

    Zur Vermeidung eines übermäßigen Anzahl der Zuordnungen zu gewährleisten und die Durchschnittliche push_back() Zeit an O(1) eine Umverteilung erfordert, dass die Größe erhöht werden, die durch mindestens einen Konstanten Faktor. (1.5 und 2 gemeinsam)

    • Sieht gut aus für mich. +1 gegen die dummen -1
    • Kanze: Danke für die Antwort. Ich werde entsprechend bearbeitet.
    • Mmm. Ich bin auf der Suche über die gleichen Spezifikationen. Unabhängig davon, ist es 'umgeschichtet' zumindest beschönigt der Begriff des allocators. Der Ort, wo ich nicht das Gefühl, die Dinge richtig sein können, wo es heißt: 'Das alte array wird dann zerstört" unbedingt. Das würde scheinen, wie extrem ineffizient, was zu tun ist, wenn die Zuweisung, z.B. verwendet etwas ähnliches, um realloc (), um es zu erreichen Ziele. Zurücksetzen meine -1 bis jemand wirft mehr Licht, obwohl
    • Guter Punkt auf die realloc(). Ich bin mir nicht sicher über den status dieser entweder.
    • Es gibt keine realloc-ähnlichen Betrieb in der Allocator Schnittstelle, verwendet von standard-Containern. vector zuordnen muss ein neues array kopieren Sie den Inhalt, dann frei die alte. Vereinbart, dies ist ineffizient, da die Zuweisung vielleicht in der Lage gewesen zu erweitern, die vorhandene Zuweisung in-place, aber es hat nicht die chance bekommen. Ich würde genau hinsehen, um den standard zu beurteilen, wo eine Umsetzung zulässig ist, im Fall der Vektor mit den default-Zuweisung, die Einführung einer realloc-Stil-Optimierung gibt.
    • Es gibt immer das "als-ob" - Regel. Der standard erfordert, dass die Standard-Zuweisung verwenden operator new zu erhalten, den Speicher, was bedeutet, dass ein Benutzer definiert operator new sehen kann, aber explizit sagt, dass "es ist nicht spezifiziert, Wann oder wie oft diese Funktion [operator new] genannt wird." Das klingt nach genügend Spielraum, um eine solche Optimierung.
    • ja, ich denke, es ist OK aus, die POV, aber was ich genau Suche, ist, ob die Norm impliziert, dass, wenn ein Vektor die Kapazität ändert, wird es garantiert zu kopieren (oder verschieben in C++11) die Elemente zu einer neuen Adresse. Wenn dem so ist, dann kann man beobachten, dass in der copy/move-Konstruktor.
    • Ich kann nichts finden. Es gibt ein paar stellen, wo "Umverteilung" ist erforderlich, aber das einzige, was der standard sagt über "Umverteilung" ist, dass es ungültig macht, Iteratoren, Zeiger und Referenzen in der vector. Nichts darüber, wie viele Male (wenn überhaupt) der copy-Konstruktor aufgerufen wird.
    • Gut, so vector sein könnte spezialisiert, indem die Umsetzung. Die Spezialisierung gilt für Vektoren, die Nutzung std::allocator. Da die Nutzer können sich spezialisieren std::allocator für user-defined types, würde es natürlich vermeiden, Vektoren, verwenden Spezialisierungen der std::allocator, so dass auch meine Besorgnis über die copy-Konstruktoren gelöst werden könnten, die auf dieses Konto zu. Zum Beispiel, wenn die Implementierungen nur spezialisiert std::vector<T, std::allocator<T> > für built-in Typen T dann bist du sicher.
    • Nach alle dem, ich denke, es ist vernünftig sicher zu sagen, ohne Qualifikation, dass "der alte array wird zerstört". Es gibt die richtige Vorstellung von, wie Sie sollten erwarten, dass vector Verhalten im Allgemeinen, und wenn es bestimmte Implementierungen zu verwalten, dass eine Optimierung, die die neue Reihe in der Tat ist in der gleichen Lage wie das alte array, das ist schön, aber nicht verlassen.

    InformationsquelleAutor Mysticial
  5. 0

    Beim Aufruf vector::push_back die Ende Zeiger ist im Vergleich zu den Kapazität Zeiger. Wenn dort ist genug Platz für das neue Objekt placement new wird aufgerufen, um zu konstruieren, das Objekt in den verfügbaren Platz und die Ende Zeiger wird inkrementiert.

    Wenn es nicht genug Zimmer-das vector ruft seine Zuweisung genügend zusammenhängender Speicherplatz für wenigstens die vorhandenen Elemente plus new element (unterschiedliche Umsetzung wachsen kann den Speicher durch verschiedene Multiplikatoren). Dann werden alle vorhandenen Elemente plus die neue kopiert, den neu zugewiesenen Platz.

    InformationsquelleAutor Praetorian
  6. 0

    std::vector overallocates - es wird in der Regel die Zuweisung von mehr Speicher als notwendig, automatisch. sizeist nicht affectd, aber Sie können Steuern, die durch capacity.

    std::vector kopieren alles, wenn die zusätzliche Kapazität ist nicht ausreichend.

    Den Speicher std::vector ist roh, keine Konstruktoren aufgerufen werden, auf Nachfrage, mit dem placement-new.

    So, push_back macht:

    • wenn die Kapazität ist nicht ausreichend für das neue element ein, wird es
      • reservieren eines neuen Blocks
      • kopieren Sie alle vorhandenen Elemente (in der Regel mit Hilfe der copy-Konstruktor)
    • erhöhen Größe durch eine
    • kopieren Sie das neue element an die neue Position
    InformationsquelleAutor peterchen
  7. 0

    Wenn Sie eine Idee haben von dem, was die endgültige Größe der Arrays, versuchen vector::reserve den Speicher zuerst. Beachten Sie, dass reserve unterscheidet sich von vector::resize. Mit reserve die vector::size() Ihrer array wird nicht geändert

    InformationsquelleAutor linello
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