Храните в контейнерах только значения или интеллектуальные указатели

Резюме

Храните к контейнерах объекты-значения. Контейнеры полагают, что их содержимое имеет тип значения, включая непосредственно хранящиеся значения, интеллектуальные указатели и итераторы.

Обсуждение

Наиболее распространенное использование контейнеров — для непосредственного хранения значений (например, vector<int>, set<string>). В случае контейнеров указателей, если контейнер владеет объектами, на которые указывает, то лучше использовать контейнер интеллектуальных указателей со счетчиком ссылок (например, list<shared_ptr<Widget> >); в противном случае можно выбрать контейнер обычных указателей (например, list<Widget*>) или иных значений, подобных указателям — таких как итераторы (например, list<vector<Widget>::iterator>).

Примеры

Пример 1. auto_ptr . Объекты auto_ptr<T> не являются объектами-значениями из-за своей семантики передачи владения при копировании. Использование контейнера объектов auto_ptr (например, vector<auto_ptr<int> >) должно привести к ошибке компиляции. Но даже в случае успешной компиляции никогда не пишите такой код — вместо этого вам следует использовать контейнер интеллектуальных указателей shared_ptr.

Пример 2. Гетерогенные контейнеры. Для того чтобы получить контейнер, хранящий и владеющий объектами различных, но связанных типов, например, типов, производных от общего базового класса, лучше использовать container<shared_ptr<Base> >. Альтернативой является хранение прокси-объектов, невиртуальные функции которых передают вызовы соответствующим виртуальным функциям реальных объектов.

Пример 3. Контейнеры типов, не являющихся значениями. Для того чтобы хранить объекты, несмотря на невозможность их копирования или другое их поведение, делающее их типами, не являющимися значениями (например, DatabaseLock или TcpConnection), их следует хранить опосредованно, с использованием интеллектуальных указателей (например, container<shared_ptr<DatabaseLock> > или container<shared_ptr<TcpConnection> >).

Пример 4. Необязательные значения. Если вам нужен контейнер map<Thing,Widget>, но некоторые Thing не имеют связанных с ними объектов Widget, можно использовать map<Thing, shared_ptr<Widget> >.

Пример 5. Индексные контейнеры. Если вам нужен контейнер, хранящий объекты, и доступ к ним с использованием разных видов упорядочения без пересортировки основного контейнера, вы можете воспользоваться вторичным контейнером, который "указывает в" основной контейнер, и отсортировать его различными способами с применением предикатов сравнения с разыменованием. Однако вместо контейнера указателей лучше использовать контейнер объектов типа MainContainer::iterator (которые являются значениями).

Ссылки

[Allison98] §14 • [Austern99] §6 • [Dewhurst03] §68 • [Josuttis99] §5.10.2 • [Koenig97] §5 • [Meyers01] §3, §7-8 • [SuttHysl04b]

Предпочитайте push_back другим способам расширения последовательности

Резюме

Используйте push_back везде, где это возможно. Если для вас не важна позиция вставки нового объекта, лучше всего использовать для добавления элемента в последовательность функцию push_back. Все прочие средства могут оказаться как гораздо менее быстрыми, так и менее понятными.

Обсуждение

Вы можете вставить элементы в последовательность в разных точках с использованием insert; добавить элементы в последовательность можно разными способами, включая следующие:

vector<int> vec; // vec пуст

vec.resize(vec.size() + 1, 1); // vec содержит { 1 }

vec.insert(vec.end(), 2); // vec содержит { 1, 2 }

vec.push_back(3); // vec содержит { 1, 2, 3 }

Среди прочих методов push_back единственный имеет постоянное амортизированное время работы. Время работы других методов хуже — вплоть до квадратичного. Излишне говорить, что при больших размерах данных плохое время работы препятствует масштабируемости (см. рекомендацию 7).

Магия push_back проста: эта функция увеличивает емкость экспоненциально, а не на фиксированное значение. Следовательно, количество перераспределений памяти и копирований быстро уменьшается с увеличением размера. В случае контейнера, который заполняется с использованием только лишь функции push_back, каждый элемент копируется в среднем только один раз — независимо от конечного размера контейнера.

Конечно, resize и insert могут воспользоваться той же стратегией, но это уже зависит от реализации; гарантию дает только push_back.

Алгоритмы не могут непосредственно обращаться к push_back, поскольку они не имеют доступа к контейнерам. Вы можете потребовать от алгоритма использовать push_back, воспользовавшись back_inserter.

Исключения

Если вы добавляете не один элемент, а диапазон, то даже если добавление выполняется в конец контейнера, лучше использовать функцию для вставки диапазона значений (см. рекомендацию 81).

Экспоненциальный рост приводит к расточительному выделению памяти. Для тонкой настройки роста можно явно вызвать функцию reserve — функции push_back, resize и подобные не будут перераспределять память, если ее достаточно для работы. Для получения вектора "правильного размера" следует воспользоваться идиомой "горячей посадки" (см. рекомендацию 82).

Ссылки

[Stroustrup00] §3.7-8, §16.3.5, §17.1.4.1