为什么使用std::vector::reserve很有用？

Question

在C++中，您可以使用push_back方法向向量添加元素。该方法会修改向量的大小。 那么使用std::vector::reserve的目的是什么？我何时应该使用它呢？

使用std::vector::reserve的目的是为向量预留空间，以避免多次重新分配内存。当您知道要向向量添加大量元素时，使用reserve可以提高性能。

- Tatanan

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它的目的是尽量减少或完全消除缓冲区调整大小及其引入的影响（复制/移动可能会变得昂贵，特别是对于大量对象而言）。在operator new/delete的世界中没有realloc等效物。要“扩展”分配需要单独进行分配，需要大量复制或移动，然后释放旧内存。通过“声明”您的数量意图，您可以避免这种微妙之处（一只坏兔子很可爱，但一百万只坏兔子就是一个大问题）。 - WhozCraig

Answer 1

当你知道至少有n个元素会进入向量时，可以使用reserve。重新调整容器大小是一项昂贵的操作——你需要分配新的内存，将旧内容复制到其中，然后删除旧向量。如果你默认知道将获得至少10000个元素，最好为向量保留大小，而不是让向量重新分配比必要更多次的内存。

简单来说，这都是关于效率的问题。

- prkist

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比效率更重要的是：它确保迭代器保持有效。 - James Kanze

Answer 2

它可以用来确保迭代器的有效性，或作为优化。当向向量添加元素时，如果新大小大于容量，则必须重新分配向量，将所有现有元素复制（或移动）到新缓冲区中。这会使向量中的所有迭代器无效，并且可能很昂贵。reserve函数确保最小容量。如果您预先知道最大大小并对其进行保留，则添加元素永远不会使新元素前面的迭代器无效，并且永远不需要复制。（对于大多数代码，迭代器有效性的问题强制使用reserve。）

- James Kanze

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因此，作为最佳实践，人们应该总是调用reserve来避免这些副作用？ - Engineer2021

需要注意的是，即使有足够充裕的预留缓冲区，一个 "insert(v.begin()...)" 操作也会导致迭代器的有效性出现问题。即使没有调整大小，所有迭代器都会遭受打击。 - WhozCraig

并非一定需要这么做。比如，在一个相对较小的循环中使用 push_back，而且能够明确知道没有迭代器时，通常不需要调用 reserve（当你无法设置最终元素数量的合理上限时，也不能有效地使用它）。 - James Kanze

@WhozCraig 是的。原始问题提到了 push_back，这可能是最常见的情况。在插入任意点时，通常可以忽略迭代器。 - James Kanze

Answer 3

调整向量大小可能会显著降低执行速度（例如在向其添加大量数据时）

参考资料如下：

This effectively increases the container size by one, which causes an automatic
reallocation of the allocated storage space if -and only if- the new vector size
surpasses the current vector capacity.

因此，最好在一个理想的值上调整向量大小，以便您拥有足够的空间存储所有数据且不会浪费。向量的缩小调整时间将加快应用程序的运行速度。

- Zaiborg

Answer 4

为了提高效率，你可以为所需的元素分配内存，如果你知道初始大小，这样向量就可以一次性分配所有内存，而不必在超过分配大小时进行扩展。

[4] Reserve()会手动重新分配空间。使用reserve()的主要原因是效率：如果你知道向量最终需要增长到的容量，则通常更有效地一次性分配该内存，而不依赖于自动重新分配方案。使用reserve()的另一个原因是为了控制迭代器的失效。 来源

- Constantin