在C++向量中手动执行内存重新分配

Question

从这个链接中可以看到，使用c++向量进行内存重新分配有四个步骤：

1. 为所需的新容量分配足够的内存；
2. 将元素从旧内存复制到新内存；
3. 销毁旧内存中的元素；
4. 并释放旧内存。

我特别关注第3和第4步，它们是否可以通过代码执行？还是只是在后台发生？

也就是说，我能否通过C++代码“销毁内存中的元素”？我能否直接在C++代码中“释放内存”？

- Ogen

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老实说，我没有看完整个链接，但是关于第二点：除非向量末尾之后的空间已经被占用，否则复制并不是一个好策略，那么你就必须执行所有的步骤。如果没有，你只需请求更多的字节并避免第2、3和4点即可。在纯净环境下，可以使用malloc、realloc和free。在C++中使用new 和delete。 - user3477273

Answer 1

是的，你可以考虑使用 std::allocator 类型或者了解放置 new，operator new，析构函数调用和 operator delete。请注意，operator new 和 operator delete 是分配和释放内存的函数名称，不同于 new 和 delete 运算符。

希望这能帮到你！

- templatetypedef

Answer 2

我能否通过C++代码“销毁内存中的元素”？

是的。通过调用对象的析构函数。例如，如果x是类型为T的对象的引用，您可以使用以下代码销毁该对象：

x.~T();

当然可以。有多种对应的函数可用于释放内存，如果你使用了malloc进行内存分配，则需要使用free来释放；如果你使用了operator new()进行内存分配，则需要使用operator delete()来释放；如果你使用了new char[]进行内存分配，则需要使用delete[]来释放。

- Benjamin Lindley

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@Ogen：对于向量，它调用其分配器的“deallocate”函数。如果你只使用默认的分配器（std::allocator），这意味着它调用operator delete(void*)。 - Benjamin Lindley

@Ogen：等等，你是在问如何模拟向量所做的事情（例如，在你自己的类中实现类似向量的操作）吗？还是在问如何在std::vector上执行这些操作？如果是后者，那么你不应该这样做，因为std::vector会自动完成所有这些操作。 - Benjamin Lindley

@BenjaminLindley，你提到了 vector，它应该调用数组版本的删除对。 - ixSci

@ixSci：std::vector 通过其分配器处理其分配和释放。std::vector 的默认分配器是 std::allocator。std::allocator::deallocate 调用的是 operator delete(void*)，而不是 operator delete[](void*)。 - Benjamin Lindley

@BenjaminLindley 我是在问后者。我知道向量可以自动完成，但我只是想知道它是否可以手动完成。显然它是可以的。 - Ogen

Answer 3

你可以使用简单的STL函数来实现这个。

• you could use the vector::erase member function to remove a single element or a range of elements from your vector,

  iterator erase (const_iterator position);
  iterator erase (const_iterator first, const_iterator last); 
  

• and then, under C++11, call vector::shrink_to_fit to request the container to reduce it's capacity to exactly it's current size. (Note that the implementation is free to ignore this request though..)

      void shrink_to_fit();
  

  or use vector::resize

  void resize (size_type n);
  void resize (size_type n, const value_type& val);
  

对于类似这样的内容：

myVector.erase(myVector.begin(), myVector.begin() + 3);
myVector.shrink_to_fit();

或者

myVector.erase(myVector.begin(), myVector.begin() + 3);
resize(myVector.size()); 

如果您将大小调整为小于实际大小的尺寸 - 假设您的向量有10个元素，并且您将其调整为size_t = 7，那么在此之后，您的向量将只有前7个元素，其余元素将被销毁。

另外，如果您只想销毁一些特定的元素，可以使用“删除-移除惯用语” - https://en.wikipedia.org/wiki/Erase%E2%80%93remove_idiom 然后使用 shrink_to_fit() 或 resize()。

- Mugurel

Answer 4

是的，在C++中，销毁和释放数据既可能也是必须的。

通常情况下，数据可以存在于C++中的两个位置：

1. 堆栈，由系统自动管理；
2. 堆，需要你负责删除不再需要的数据。

.

 void fn(void) {
   Data data;
 }

在像上面那样的函数中，一旦调用函数，就会在堆栈中为变量数据保留一些空间。然后它的构造函数将被调用，该函数可以执行其他设置（您可以编写它们并进行任何操作）。在返回函数时，首先调用析构函数（您也可以并且有时必须自己实现），然后通过移动堆栈指针释放堆栈上占用的空间。所有这些都是自动发生的。

void fn2(void) {
  Data * dataptr;
  dataptr = new Data();
  delete dataptr;
}

在这个函数中，与上面相同的事情正在发生，只是使用了一个指针，你可以将其视为描述内存某个位置的整数。（仅在理论上如此，因为像这样的指针没有构造函数或析构函数）

但是接下来还有第二和第三行：在堆中分配和构造了一个Data实例，并在之后进行了析构和释放。但我不必在那里立即执行它。我可以存储指针并在函数返回后长时间使用它来访问实例。

所有这些都包装在类中，例如vector，以提供与托管语言中相同的便利性，只有在需要时才能使用它，而不是被迫使用它。

作为示例，这里是一个玩具向量，仅显示资源管理部分：

struct vec {
  size_t size;
  int * values;
  vec() {
    // constructor, may do anything here
    size = 0;
    values = nullptr;
  }
  free() {
    if (values != nullptr) {
      delete [] values;
    }
  }
  void push_back(int v) {
    // allocating new memory
    int * newvalues = new int[size + 1];
    // copy existing values
    for (size_t it = 0; it < size; ++it) {
      newvalues[it] = values[it];
    }
    // delete original values
    free ();
    // add new value at the now free spot
    newvalues[size] = v;
    ++size;
    // update the pointer to point to the new memory
    values = newvalues;
  }
  ~vec() {
    // destructor, may do anything here
    free();
  }
};

再说一遍：这只是玩具代码，用来说明一般思路，对于真正的代码还有很多要考虑的。

最后注意：在释放内存和销毁对象时，通常是同时进行的。这几乎是你所需要的。但你也可以手动调用析构函数：

Data data;
// ...
data.~Data();

对于分配和构造实例也是如此。有一些内存可以使用放置 new 来调用构造函数。

此外，构造函数和析构函数不仅仅是关于管理内存，它们还可以帮助打开文件、播放音乐或几乎所有需要初始化和完成的事情。

我希望这个快速而粗略的介绍能够帮助您理解基本概念。我省略了很多内容，并且在某些地方不够精确，因此只能将其用作进一步研究的基础。

- Daniel Jour