如何在现代C++中有效地为指向虚拟基类的指针向量分配空间

，您的许多性能问题都可以通过使用std::unique_ptr并提前保留一些std::vector内存来解决。

std::shared_ptr<Base> ptr(templ[i]->create());

上行涉及为派生类型和std::shared_ptr控制块动态分配内存。如果您没有共享所有权语义，则改用std::unique_ptr将消除对其中一个分配的需求。

b.push_back(ptr);

当您执行上述操作足够多的次数时，向量将耗尽它为您分配的内存，并尝试分配更多内存。 std::vector的设计方式是，这已经摊销了恒定的时间复杂度，但是我们可以采取任何措施来缓解这种情况，特别是对于巨大的向量，都将节省时间。

您的新代码可能如下所示：

std::vector<std::unique_ptr<Base>> b;
b.reserve(n * /*number of iterations*/);
for (int i = 0; i < n; i++) {
    while (...) { // hundreds of thousands iterations
        std::unique_ptr<Base> ptr(templ[i]->create());
        //...
        b.push_back(ptr);
    }
}

顺便说一句，您可以通过执行以下操作来限制原型数组创建的代码重复：

template <class Base, class... Derived, std::size_t... Idx>
auto arrayOfUniqueDerived (std::index_sequence<Idx...>)
{
    std::array<std::unique_ptr<Base>, sizeof...(Derived)> arr;
    (void) std::initializer_list<int> { (arr[Idx] = std::make_unique<Derived>(), 0)... };
    return arr;
}
template <class Base, class... Derived>
auto arrayOfUniqueDerived ()
{
    return arrayOfUniqueDerived<Base,Derived...>(std::index_sequence_for<Derived...>{});
}

然后像这样使用它：

std::array<std::unique_ptr<Base>,3> templ =
      arrayOfUniqueDerived<Base,Derived0,Derived1,Derived2>();

创建一个变体样式类型的橡皮擦，使一切看起来像Base：

template<class T>struct tag{using type=T;};
template<class Base, class...Derived>
struct poly {
  Base* get(){
    return const_cast<Base*>( const_cast<poly const*>( this )->get() );
  }
  Base const* get()const{
    if (!ops) return nullptr;
    return ops->to_base(&raw);
  }
  Base* operator->(){ return get(); }
  Base const* operator->()const{ return get(); }
  Base& operator*(){ return *get(); }
  Base const& operator*()const{ return *get(); }
  explicit operator bool()const{ return get(); }
  template<class T,class...Args,
    class=std::enable_if<
    /* T is one of Derived... */
    >
  >
  void emplace(tag<T>,Args&&...args){
    cleanup();
    ops=&ops_for<T>();
    new(&raw)T(std::forward<Args>(args)...);
  }        
  poly& operator=(poly const& o){
    if (this==&o)return *this;
    cleanup();
    if (!o->ops) return *this;
    o->ops.copy_ctor( &raw, &o.raw );
    ops=o->ops;
    return *this;
  }
  poly& operator=(poly&&o){
    if (this==&o)return *this;
    cleanup();
    if (!o->ops) return *this;
    o->ops.move_ctor( &raw, &o.raw );
    ops=o->ops;
    return *this;
  }
  poly(poly const& o){
    if (!o->ops)return;
    o->ops.copy_ctor(&raw,&o.raw);
    ops=o->ops;
  }
  poly(poly&& o){
    if (!o->ops)return;
    o->ops.move_ctor(&raw,&o.raw);
    ops=o->ops;
  }
private:
  void cleanup(){
    if (ops) ops->dtor(&raw);
    ops=nullptr;
  }
  struct erase_ops{
    void(*copy_ctor)(void*lhs,void const*rhs);
    void(*move_ctor)(void*lhs,void*rhs);
    void(*dtor)(void*ptr);
    Base const*(*to_base)(void const*ptr);
  };
  template<class D>
  static erase_ops const& ops_for(){
    static erase_ops r={
      // ...
    };
    return r;
  };
  erase_ops const* ops=nullptr; // = &ops_for<Derived1>(); etc
  std::aligned_storage< /* size and alignment info */ > raw;
};

实施省略，上午在电话中。

完成上述操作后，您可以创建一个 poly<Base, Derived1, Derived2, .... 向量。 成本是每个实例一个额外的指针。

这一点上，我们已经复制了大部分虚拟调度，因此我们可以在类型中包括擦除作为虚拟方法实现的DerivedN上的其余操作，并减少另一个指针的成本。 如果Base稍微大一点，我就不会打扰。

C++喜欢值类型。 给它想要的。