Что требуется, чтобы реаллокация vector использовала move-семантику

1️⃣ Как кратко ответить

Для того чтобы реаллокация std::vector использовала move-семантику, тип элементов вектора должен поддерживать move-конструктор и/или move-оператор присваивания. Это позволяет перемещать элементы вместо их копирования, что повышает производительность.

2️⃣ Подробное объяснение темы

std::vector — это динамический массив в C++, который автоматически управляет памятью. Когда вектор увеличивается в размере и текущей выделенной памяти недостаточно, происходит реаллокация: выделяется новый, более крупный блок памяти, и элементы из старого блока переносятся в новый. Этот процесс может быть дорогостоящим, если элементы копируются, особенно если они содержат ресурсы, такие как динамическая память или файловые дескрипторы.

Move-семантика

Move-семантика в C++ позволяет перемещать ресурсы из одного объекта в другой, вместо их копирования. Это особенно полезно для объектов, которые владеют ресурсами, такими как указатели на динамическую память. Move-семантика реализуется через move-конструктор и move-оператор присваивания.

Условия для использования move-семантики в std::vector

Чтобы std::vector использовал move-семантику при реаллокации, тип элементов вектора должен поддерживать move-конструктор и/или move-оператор присваивания. Это позволяет перемещать элементы в новый блок памяти, что значительно быстрее, чем их копирование.

Пример

Рассмотрим пример класса, который поддерживает move-семантику:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <utility> // для std::move
​
class Resource {
public:
    int* data;
​
    // Конструктор
    Resource(int size) : data(new int[size]) {
        std::cout << "Resource acquired\n";
    }
​
    // Деструктор
    ~Resource() {
        delete[] data;
        std::cout << "Resource destroyed\n";
    }
​
    // Move-конструктор
    Resource(Resource&& other) noexcept : data(other.data) {
        other.data = nullptr;
        std::cout << "Resource moved\n";
    }
​
    // Move-оператор присваивания
    Resource& operator=(Resource&& other) noexcept {
        if (this != &other) {
            delete[] data;
            data = other.data;
            other.data = nullptr;
            std::cout << "Resource moved via assignment\n";
        }
        return *this;
    }
​
    // Запрещаем копирование
    Resource(const Resource&) = delete;
    Resource& operator=(const Resource&) = delete;
};
​
int main() {
    std::vector<Resource> vec;
    vec.reserve(2); // Резервируем память для двух элементов
​
    vec.emplace_back(10); // Добавляем первый элемент
    vec.emplace_back(20); // Добавляем второй элемент
​
    // При добавлении третьего элемента произойдет реаллокация
    vec.emplace_back(30);
​
    return 0;
}

Объяснение кода

• Класс Resource: Владеет динамическим массивом int. Конструктор выделяет память, а деструктор освобождает её.
• Move-конструктор и move-оператор присваивания: Перемещают указатель на данные из одного объекта в другой, обнуляя указатель в исходном объекте. Это предотвращает двойное освобождение памяти.
• Запрет копирования: Копирующий конструктор и оператор присваивания удалены, чтобы предотвратить копирование объектов.
• std::vector<Resource> vec: Создается вектор, который хранит объекты Resource.
• vec.reserve(2): Резервирует память для двух элементов, чтобы избежать реаллокации при добавлении первых двух элементов.
• vec.emplace_back(10) и vec.emplace_back(20): Добавляют элементы в вектор.
• vec.emplace_back(30): При добавлении третьего элемента происходит реаллокация, и элементы перемещаются в новый блок памяти с использованием move-семантики.

Таким образом, использование move-семантики позволяет эффективно управлять ресурсами и улучшать производительность при работе с std::vector.