C++. Сборник рецептов

 intVec.at(300) = 2;
} catch(std::out_of_range& e) {
 std::cerr << 'out_of_range: ' << e.what() << std::endl;
}

Как вы знаете, если обратиться к элементу за пределами массива с помощью operator[] , оператор сделает то, что ему сказано сделать, и вернет то, что находится в указанной области памяти. Это плохо, так как либо программа обрушится в результате попытки доступа к области памяти, к которой она доступа не имеет, либо она молча изменит содержимое области памяти, принадлежащей другому объекту кучи, что обычно еще хуже. operator[] для vector работает точно так же, но когда требуется обезопасить код, используйте at.

Итак, вот краткий курс по vector. Но что такое vector? Если вы используете С++, то вас, вероятно, волнуют проблемы производительности, и вам не понравится, если вам просто дадут что-то и скажут, что это работает. Вполне справедливо. За обсуждением работы vector и советами по его эффективному использованию обратитесь к рецепту 6.2.

Смотри также

Рецепт 6.2.

6.2. Эффективное использование vector

Проблема

Вы используете vector, и при этом имеются жесткие требования по объему или времени выполнения кода и требуется снизить или устранить все накладные расходы.

Решение

Поймите, как реализован vector, узнайте о сложности методов вставки и удаления и минимизируйте ненужные операции с памятью с помощью метода reserve. Пример 6.2 показывает некоторые из этих методик в действии.

Пример 6.2. Эффективное использование vector

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
using std::vector;
using std::string;
void f(vector<string>& vec) {
 // Передача vec по ссылке (или,
 // если требуется, через указатель)
 // ...
}
int main() {
 vector<string> vec(500); // При создании vector говорим, что в него
                          // планируется поместить определенное количество
                          // объектов
 vector<string> vec2;
 // Заполняем vec...
 f(vec);
 vec2 reserve(500); // Или постфактум говорим vector,
                    // что требуется буфер достаточно большого
                    // размера для хранения объектов
                    // Заполняем vec2...
}

Обсуждение

Ключ к эффективному использованию vector лежит в знании его работы. Когда у вас есть четкое представление реализации vector, вопросы производительности становятся очевидными.

Как работает vector

vector — это по сути управляемый массив. Более конкретно, vector<T> — это непрерывный фрагмент памяти (т.е. массив), который достаточно велик для хранения n объектов типа T, где n больше или равно нулю и меньше или равно зависящему от реализации максимальному размеру. Обычно n увеличивается в процессе жизни контейнера при добавлении или удалении элементов, но оно никогда не уменьшается. Что отличает vector от массива — это автоматическое управление памятью массива, методы для вставки и получения элементов и методы, которые предоставляют метаданные о контейнере, такие как размер (число элементов) и емкость (размер буфера), а также информацию о типе: vector<T>::value_type — это тип T, vector<T>::pointer — это тип указатель-на-T и т.д. Два последних и некоторые другие являются частью любого стандартного контейнера, и они позволяют писать обобщенный код, который работает независимо от типа T. Рисунок 6.1 показывает графическое представление того, что предоставляют некоторые из методов vector, если vector имеет размер 7 и емкость 10.

Рис. 6.1. Внутренности vector

Если вам любопытно, как поставщик вашей стандартной библиотеки реализовал vector, скомпилируйте пример 6.1 и пройдите в отладчике все вызовы методов vector или откройте заголовочный файл <vector> реализации стандартной библиотеки и изучите его. Код, который вы там увидите, по большей части не является дружественным к читателю, но он должен осветить некоторые моменты. Во-первых, если вы еще не видели кода библиотеки, он даст вам представление о методиках реализации, используемых для написания эффективного, переносимого обобщенного кода. Во-вторых, он даст точное представление о том, что представляют собой используемые вами контейнеры. При написании кода, который должен работать с различными реализациями стандартной библиотеки, это следует сделать в любом случае.

Однако независимо от поставщика библиотеки почти все реализации векторов похожи. В них есть переменная экземпляра, которая указывает на массив из T, и элементы, добавляемые или присваиваемые вами, с помощью конструктора копирования или операции присвоения помешаются в элементы этого массива.

Обычно добавление объекта T в следующий доступный слот буфера выполняется с помощью копирующего конструктора и new, которому передается тип создаваемого объекта, а также адрес, по которому он должен быть создан. Если вместо этого явно присвоить значение слоту, используя его индекс (с помощью operator[] или at), то будет использован оператор присвоения T. Заметьте, что в обоих случаях объект клонируется либо с помощью конструктора копирования, либо T::operator=. vector не просто хранит адрес добавляемого объекта. Именно по этой причине любой тип, сохраняемый в векторе, должен поддерживать копирующий конструктор и присвоение. Эти свойства означают, что эквивалентный объект типа T может быть создан с помощью вызова конструктора копирования T или