填充矢量时的效率

Efficiency when populating a vector

本文关键字：效率 填充      更新时间：2023-10-16

哪种效率更高，为什么？

vector<int> numbers;
for (int i = 0; i < 10; ++i)
    numbers.push_back(1);

或

vector<int> numbers(10,0);
for (int i = 0; i < 10; ++i)
    numbers[i] = 1;

感谢

最快的是：

vector <int> numbers(10, 1);

至于你的两种方法，通常是第二种；尽管第一个避免了构造函数中向量的第一次归零，但它从一开始就分配了足够的内存，避免了重新分配。

在我不久前做的基准测试中，即使在循环之前调用reserve，第二个方法也会获胜，因为push_back的开销（如果容量足够用于另一个项，则必须检查每个插入，并在必要时重新分配）仍然占第二个方法的归零开销的主导地位。

请注意，这适用于基元类型。如果您开始使用具有复杂复制构造函数的对象，通常性能最好的解决方案是reserve+push_back，因为您可以避免对默认构造函数的所有无用调用，这些调用通常比push_back的开销更重。

通常情况下，第二个更快，因为第一个可能涉及存储数据的底层数组的一个或多个重新分配。这可以通过reserve函数来缓解，比如

vector<int> numbers;
numbers.reserve(10);
for (int i = 0; i < 10; ++i)
    numbers.push_back(1);

这在性能上几乎接近第二个示例，因为reserve告诉向量为要添加的所有元素分配足够的空间，这样在for循环中就不会发生重新分配。然而，push_back仍然需要检查向量的大小是否超过其当前容量，并增加指示向量大小的值，因此这仍然比第二个示例稍慢。

通常，可能是第二种情况，因为push_back()可能会在循环过程中导致重新定位和调整大小，而在第二种情形中，您正在预先调整向量的大小。

使用第二个，如果您有可用的iota（C++11有），请使用它而不是for循环。

std::vector<int> numbers(10);
std::iota(numbers.begin(), numbers.end(), 0);

由于预分配内存，第二个更快。在代码的第一个变体中，您也可以使用numbers.reserve(10);，它会一次为您分配一些内存，而不是在每次迭代时（也许有些实现会进行更大的预留，但不要依赖于此）。

此外，您最好使用迭代器，而不是直接访问。因为迭代器操作更可预测，并且可以轻松地进行优化。

#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
staitc const size_t N_ELEMS = 10;
void some_func() {
  vector<int> numbers(N_ELEMS);
  // Verbose variant
  vector<int>::iterator it = numbers.begin();
  while(it != numbers.end())
    *it++ = 1;

  // Or more tight (using C++11 lambdas)
  // assuming vector size is adjusted
  generate(numbers.begin(), numbers.end(), []{ return 1; });
}

//

有一种中间情况，使用reserve()然后多次调用push_back()。如果您知道要插入多少元素，那么这将至少与仅调用push_back()一样有效。

调用reserve()而不是resize()的优点是，在您要向其写入内容之前，它不需要初始化成员。如果你有一个需要构造的类的对象向量，这可能会更昂贵，尤其是如果每个元素的默认构造函数不是平凡的，但即使这样也很昂贵。

不过，调用push_back的开销是，每次调用它时，它都需要根据容量检查当前大小，看看是否需要重新分配。

这是一个N个初始化与N个比较的例子。当类型为int时，很可能会对初始化（memset或其他什么）进行优化，使其更快，但对于对象，我想说比较（reserve和push_back）几乎肯定会更快。

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