c++ - 这是在 C++11 中将一个 std::vector 的内容移动到另一个的末尾的最有效方法吗？

Question

我在想 vector::insert() 和 std::copy() 命令需要额外的分配。但是，如果我 push_back() 一个新创建的元素然后 swap() 它我认为这会减少任何分配，只要包含的类型没有分配默认值构造函数。

我的问题实际上专门针对 std::string 类型的 std::vector，但应该适用于此处所述的其他包含类型:

template <typename T>
void appendMove(std::vector<T>& dst, std::vector<T>& src)
{
    dst.reserve(dst.size() + src.size())
    for(std::vector<T>::iterator it = src.begin(); it != src.end(); ++it)
    {
        dst.push_back(std::vector<T>());
        std::swap(dst.end()[-1], *it);
    }
}

我说的对吗？我还缺少其他东西吗？也许有更好的方法来做到这一点？

Answer 1

性能免责声明:使用分析。

性能方面的考虑:

• push_back 必须在每次调用时检查 vector 的容量是否足以插入元素。编译器不太可能聪明到可以避免循环内的检查，也就是说，对于每次循环迭代，它都必须检查，这也可能会阻止进一步的优化。
• 如果之前没有调用reserve，push_back 必须随时调整 vector 的容量，可能在循环中多次，这会导致移动已经存储的元素。
• swap 与 move 略有不同:move 对移动的对象没有那么严格的保证，这可能允许优化
• 作为GManNickG在评论中指出，vector::insert 可以在插入之前保留必要的内存，因为它可以插入整个范围。这可能需要对随机访问迭代器进行专门化，因为它们的 std::difference 在 O(1) 中(它可以应用于所有双向迭代器，但这可能会更慢 - 两次循环迭代 -比不保留)。

我能想到的最有效的方法是保留必要的容量，然后插入元素(通过 push_back 或通过 insert)而不进行容量检查。

智能标准库实现可以在 insert 中调用 reserve 并且在插入期间不检查容量。我不完全确定这会 comply to the Standard , 不过。

如果您的图书馆足够聪明，Andy Prowl的版本(见评论)就足够了:

dst.insert( dst.end(),
            std::make_move_iterator(src.begin()),
            std::make_move_iterator(src.end())    );

否则，您可以在调用 insert 之前手动编写对 reserve 的调用，但您不能(据我所知)插入/附加没有内部容量检查的元素:

template < typename T, typename FwdIt >
void append(FwdIt src_begin, FwdIt src_end, std::vector<T>& dst)
{
    dst.reserve( dst.size() + std::distance(src_begin, src_end) );
    // capacity checks might slow the loop inside `insert` down
    dst.insert(dst.end(), src_begin, src_end);
}

例子:

int main()
{
    std::vector<int> dst = { 0, 1, 2 };
    std::vector<int> src = { 3, 42 };

    append( std::make_move_iterator(src.begin()),
            std::make_move_iterator(src.end()),
            dst );
}

为不同的迭代器类型实现append可能会更好:

template < typename T, typename FwdIt >
void append(FwdIt src_begin, FwdIt src_end, std::vector<T>& dst,
            std::forward_iterator_tag)
{
    // let the vector handle resizing
    dst.insert(dst.end(), src_begin, src_end);
}

template < typename T, typename RAIt >
void append(RAIt src_begin, RAIt src_end, std::vector<T>& dst,
            std::random_access_iterator_tag)
{
    dst.reserve( dst.size() + (src_end - src_begin) );
    dst.insert(dst.end(), src_begin, src_end);
}

template < typename T, typename FwdIt >
void append(FwdIt src_begin, FwdIt src_end, std::vector<T>& dst)
{
    append( src_begin, src_end, dst,
            typename std::iterator_traits<FwdIt>::iterator_category() );
}

---

如果由于循环内的容量检查而出现性能问题，您可以尝试先默认构造所需的附加元素。当它们存在(即已经构造)时，您可以使用未检查的 operator[] 或简单的迭代器将 src 对象移动到它们的目的地:

template < typename T, typename RAIt >
void append(RAIt src_begin, RAIt src_end, std::vector<T>& dst,
            std::random_access_iterator_tag)
{
    auto src_size = src_end - src_begin;

    dst.resize( dst.size() + src_size );

    // copy is not required to invoke capacity checks
    std::copy( src_begin, src_end, dst.end() - src_size );
    // ^this^ should move with the example provided above
}

---

便利包装器:

template < typename T, typename FwdIt >
void append_move(FwdIt src_begin, FwdIt src_end, std::vector<T>& dst)
{
    append( std::make_move_iterator(src_begin),
            std::make_move_iterator(src_end),
            dst );
}