使容器里对象的拷贝操作轻量而正确

旧城等待， 2022-06-14 06:37 171阅读 0赞

**       容器容纳了对象，但不是我们给它们的那个对象。此外，当我们从容器中获取一个对象时，所得到的对象不是容器里的那个对象。取而代之的是，当我们向容器中添加一个对象（比如通过insert或push\_back等），进入容器的是我们指定的对象的拷贝。拷进去，拷出来。这就是STL的方式。**

**一旦一个对象进入一个容器，以后对它的拷贝并不少见。如果从vector、string或deque中插入或删除了什么，现有的容器元素会移动（拷贝）。如果使用了任何排序算法：next\_permutation或者previous\_permutation；remove、unique或它们的同类；rotate或reverse等，对象会移动（拷贝）。是的，拷贝对象是STL的方式。**

**大家可能会对所有这些拷贝是怎么完成的感兴趣。这很简单，一个对象通过使用它的拷贝成员函数来拷贝，特别是它的拷贝构造函数和它的拷贝赋值操作符。对于用户自定义类，比如Widget，这些函数传统上是这么声明的：**

**class Widget \{**

**public:**

**...**

**Widget(const Widget&); //拷贝构造函数**

**Widget& operator=(const Widget&); //拷贝赋值操作符**

**...**

**\};**

**如果自己没有声明这些函数，编译器始终会为我们声明它们。拷贝内建类型（比如int、指针等）也始终是通过简单地拷贝他们的内在比特来完成的。**

**因为会发生所有这些拷贝，如果用一个拷贝过程很昂贵对象填充一个容器，那么一个简单的操作——把对象放进容器也会被证明为是一个性能瓶颈。容器中移动越多的东西，就会在拷贝上浪费越多的内存和时钟周期。此外，如果有一个非传统意义的“拷贝”的对象，把这样的对象放进容器总是会导致不幸。**

**当然由于继承的存在，拷贝会导致分割。那就是说，如果以基类对象建立一个容器，而试图插入派生类对象，那么当对象（通过基类的拷贝构造函数）拷入容器的时候对象的派生部分会被删除：**

**vector<Widget> vw;**

**class SpecialWidget: // SpecialWidget从上面的Widget派生**

**public Widget \{...\};**

**SpecialWidget sw;**

**vw.push\_back(sw); // sw被当作基类对象拷入vw**

**// 当拷贝时它的特殊部分丢失了**

**分割问题暗示了把一个派生类对象插入基类对象的容器几乎总是错的。如果你希望结果对象表现为派生类对象，比如，调用派生类的虚函数等，总是错的。**

**一个使拷贝更高效、正确而且对分割问题免疫的简单的方式是建立指针的容器而不是对象的容器。也就是说，不是建立一个Widget的容器，建立一个Widget\*的容器。拷贝指针很快，它总是严密地做我们希望的（指针拷贝比特），而且当指针拷贝时没有分割。不幸的是，指针的容器有它们自己STL相关的头疼问题。如果想避免这些头疼并且仍要避开效率、正确性和分割问题，可能会发现智能指针的容器是一个吸引人的选择，**

**如果所有这些使STL的拷贝机制听起来很疯狂，就请重新想想。是，STL进行了大量拷贝，但它通常设计为避免不必要的对象拷贝，实际上，它也被实现为避免不必要的对象拷贝。和C和C++内建容器的行为做个对比，下面的数组：**

**Widget w\[maxNumWidgets\]; //建立一个大小为maxNumWidgets的Widgets数组**

**// 默认构造每个元素**

**即使我们一般只使用其中的一些或者我们立刻使用从某个地方获取（比如，一个文件）的值覆盖每个默认构造的值，这也得构造maxNumWidgets个Widget对象。使用STL来代替数组，可以使用一个可以在需要的时候增长的vector：**

**vector<Widget> vw; // 建立一个0个Widget对象的vector**

**// 需要的时候可以扩展**

**我们也可以建立一个可以足够包含maxNumWidgets个Widget的空vector，但没有构造Widget：**

**vector<Widget> vw;**

**vw.reserve(maxNumWidgets);**

**和数组对比，STL容器更文明。它们只建立（通过拷贝）你需要的个数的对象，而且它们只在你指定的时候做。**

**我们需要知道STL容器使用了拷贝，但是别忘了一个事实：比起数组它们仍然是一个进步。**