C++：高效复制容器

Question

您如何复制STL容器？

// big containers of POD
container_type<pod_type> source;
container_type<pod_type> destination

// case 1
destination = source;

// case 2
destination.assign(source.begin(), source.end());

// case 3 assumes that destination.size() >= source.size()
copy(source.begin(), source.end(), destination.size());

我尽可能使用情况1。容器类型不同时，我使用情况2。当目标大于源且要保留其余元素时，需要情况3。

但是对于非POD元素和具有非零构造/析构成本的元素呢？情况3是否比情况2更好？如果目标大于源，则实现可能会执行相当意外的操作。这是Visual Studio 2008在情况2中所做的事情。

1. 销毁目标的所有元素。
2. 然后调用复制构造函数与目标大小相同次数。为什么？
3. 将源的所有元素分配给对应的目标元素。
4. 销毁目标的额外元素。

GCC 4.5做得更好。所有源元素都通过赋值进行复制，然后销毁目标的额外元素。在两个平台上都可以使用情况3，然后使用resize来完成相同的操作（除了一个默认构造函数，resize需要此构造函数）。以下是展示我的意思的玩具程序。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
#include <algorithm>
using namespace std;

struct A {
    A() { cout << "A()\n"; }
    A(const A&) { cout << "A(const A&)\n"; }
    A& operator=(const A&) {
        cout << "operator=\n";
        return *this;
    }
    ~A() { cout << "~A()\n"; }
};

int main() {
    list<A> source(2);
    vector<A> desrination1(3);
    vector<A> desrination2(3);

    cout << "Use assign method\n";
    desrination1.assign(source.begin(), source.end());

    cout << "Use copy algorithm\n";
    copy(source.begin(), source.end(), desrination2.begin());
    desrination2.resize(2);

    cout << "The End" << endl;
    return 0;
}

- user401947

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我在自己的代码中几乎从不复制容器（这似乎是一件不太可能需要做的事情），因此我从未真正考虑过这个问题。 - anon

@onof 你如何复制STL容器？ - user401947

我在 copy(source.begin(), source.end(), destination.size()); 处停止阅读。假设使用的是 std::copy()（我永远不明白为什么输入这五个字符会有多难），第三个参数是错误的。 - sbi

Answer 1

目标的所有元素都会被销毁，然后调用目标大小次数的复制构造函数。为什么？不确定你在说什么。通常情况下，assign的实现类似于：

 template<class Iterator>
 void assign(Iterator first, Iterator last)
 {
      erase(begin(), end()); // Calls the destructor for each item
      insert(begin(), first, last); // Will not call destructor since it should use placemenet new
 }

使用剪贴板时，您可以像这样操作：

assert(source.size() <= destination.size());
destination.erase(copy(source.begin(), source.end(), destination.begin()), destination.end());

这应该是相同的内容。如果我确定源适合目标（稍微快一点，因为赋值/插入需要检查容器的容量），我会使用copy，否则我会使用assign，因为它最简单。另外，如果你使用copy并且目标太小，调用resize()是低效的，因为resize()将构造所有将被覆盖的元素。

GCC 4.5做得更好。通过赋值复制了源的所有元素，然后销毁了目标的额外元素。在两个平台上都可以使用第3种情况，然后调整大小（除了resize需要的一个默认构造函数）。这是一个玩具程序，展示了我的意思。

这是相同的东西。赋值是以复制构造实现的。

class A
{
     A& operator=(A other)
     {
         std::swap(*this, other);
         return *this;
     }

     // Same thing but a bit more clear
     A& operator=(const A& other)
     {
         A temp(other); // copy assignment
         std::swap(*this, temp);
         return *this;
     }
}

- ronag

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我应该看到什么？请更具体地指出您认为我发布的哪个部分是不正确的。 - ronag

Answer 2

如果你要复制整个容器，应该依赖于容器的复制构造函数或赋值运算符。但如果你只需要将容器内容从一个复制到另一个，最好使用std::copy。

如果你使用的不止是POD对象，就无法为每个实例节省复制构造函数的调用。

你应该考虑使用共享/智能指针，在复制时只会增加它们的引用计数，并在修改实例时使用写时复制。

- Opera

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我不同意 std::copy 比 container::assign 在赋值方面更好。使用 copy 必须手动设置容器的大小以适应源大小，否则需要使用 clear() 并使用插入迭代器。在第一种情况下，如果目标大于源，则需要创建默认初始化（如果可能的话--包含的元素不需要实现默认构造函数）以后进行重写。在第二种情况下，在清除容器后，可能需要多次分配内存才能重新增长。 - David Rodríguez - dribeas

在assign的情况下，通常有更多的信息可用：实现知道容器类型、元素数量（如果迭代器是随机迭代器）、是否需要增长以及容器的初始状态。这些信息在std::copy中不可用，或者不能很好地利用源的大小。 - David Rodríguez - dribeas