使用重复模式初始化std::vector

Initializing std::vector with a repeating pattern

本文关键字：std vector 初始化 模式      更新时间：2023-10-16

我目前正在使用OpenGL，创建一个"纹理缓存"，用于处理加载图像并使用OpenGL缓冲它们。如果无法加载图像文件，则需要返回到我在构造函数中硬编码的默认纹理。

我基本上需要做的是创建一个统一颜色的纹理。这并不太难，它只是一个大小为像素*颜色通道的数组。

在我上传OpenGL之前，我目前使用std::vector来保存初始数据。我遇到的问题是，我找不到任何关于用重复模式初始化向量的最佳方法的信息。

我想到的第一种方法是使用循环。

std::vector<unsigned char> blue_texture;
for (int iii = 0; iii < width * height; iii++)
{
    blue_texture.push_back(0);
    blue_texture.push_back(0);
    blue_texture.push_back(255);
    blue_texture.push_back(255);
}
然而，这似乎效率不高，因为vector必须多次调整自身大小。即使我先预留空间并执行循环，它仍然不高效，因为内容在循环之前将被归零，这意味着每个unsigned char都要进行两次写操作。

目前我正在使用以下方法:

struct colour {unsigned char r; unsigned char g; unsigned char b; unsigned char a;};
colour blue = {0, 0, 255, 255};
std::vector<colour> texture((width * height), blue);

然后使用:

提取数据
reinterpret_cast<unsigned char*>(texture.data());

还有比这更好的方法吗?我是C/c++的新手，老实说，转换指针让我害怕。

我认为你的循环解决方案是正确的。要通过删除重复的realloc调用来提高效率，请使用blue_texture.reserve(width * height * 4)

保留调用将增加分配，即容量到该大小，而不会零填充。(注意，如果从mmap中提取内存，操作系统可能仍然会将其归零。)它不改变vector的大小，因此push_back和同类函数的工作方式仍然相同。

您可以使用reserve来预分配向量;这将避免重新分配。您还可以定义一个小序列(可能是C风格的向量):

char const init[] = { 0, 0, 255, 255 };

和循环插入到vector的末尾:

for ( int i = 0; i < pixelCount; ++ i ) {
    v.insert( v.end(), std::begin( init ), std::end( init ) );
}

这只是比在循环中使用四个push_back稍微有效一点，但是更简洁，并且可能使您所做的事情更清楚，尽管只是稍微:最大的优点可能是能够为初始化序列命名(例如defaultBackground)。

最有效的方法是最省力的方法。

不幸的是，push_back()、insert()等操作在工作时必须维护vector的size()，在紧密循环中执行这些操作是冗余的。

因此，最有效的方法是分配一次内存，然后直接将数据复制到内存中，而不需要维护任何其他变量。

是这样做的:

#include <iostream>
#include <array>
#include <vector>
using colour_fill = std::array<uint8_t, 4>;
using pixel_map = std::vector<uint8_t>;
pixel_map make_colour_texture(size_t width, size_t height, colour_fill colour)
{
    // allocate the buffer
    std::vector<uint8_t> pixels(width * height * sizeof(colour_fill));
    auto current = pixels.data();
    auto last = current + pixels.size();
    while (current != last) {
        current = std::copy(begin(colour), end(colour), current);
    }
    return pixels;
}
auto main() -> int
{
    colour_fill blue { 0, 0, 255, 255 };
    auto blue_bits = make_colour_texture(100, 100, blue);
    return 0;
}

我会保留所需的整个大小，然后使用insert函数反复将图案添加到向量中。

std::array<unsigned char, 4> pattern{0, 0, 255, 255};
std::vector<unsigned char> blue_texture;
blue_texture.reserve(width * height * 4);
for (int i = 0; i < (width * height); ++i)
{
    blue_texture.insert(blue_texture.end(), pattern.begin(), pattern.end());
}

我创建了这个模板函数，它将修改它的输入容器，使其包含count倍于它已经包含的内容。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
template<typename Container>
void repeat_pattern(Container& data, std::size_t count) {
  auto pattern_size = data.size();
  if(count == 0 or pattern_size == 0) {
    return;
  }
  data.resize(pattern_size * count);
  const auto pbeg = data.begin();
  const auto pend = std::next(pbeg, pattern_size);
  auto it = std::next(data.begin(), pattern_size);
  for(std::size_t k = 1; k < count; ++k) {
    std::copy(pbeg, pend, it);
    std::advance(it, pattern_size);
  }
}
template<typename Container>
void show(const Container& data) {
  for(const auto & item : data) {
    std::cout << item << " ";
  }
  std::cout << std::endl;
}
int main() {
  std::vector<int> v{1, 2, 3, 4};
  repeat_pattern(v, 3);
  // should show three repetitions of times 1, 2, 3, 4
  show(v);
}

输出(编译为g++ example.cpp -std=c++14 -Wall -Wextra):

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
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