当 T 是原始类型时， std::vector<T>::clear() 的复杂性是多少？

Posted 2023-02-17

【中文标题】当 T 是原始类型时， std::vector<T>::clear() 的复杂性是多少？

【英文标题】：What is the complexity of std::vector<T>::clear() when T is a primitive type?

【发布时间】：2012-06-27 23:03:11

【问题描述】：

我知道 clear() 操作的复杂性与容器的大小成线性关系，因为必须调用析构函数。但是原始类型（和 POD）呢？似乎最好的办法是将向量大小设置为 0，以便复杂度保持不变。

如果可以的话，std::unordered_map 也可以吗？

【参考方案1】：

似乎最好的办法是将向量大小设置为 0，这样复杂度就恒定了。

一般来说，resizing a vector to zero 的复杂度与vector 中当前存储的元素数量呈线性关系。因此，将vector 的大小设置为零比调用clear() 没有任何优势——两者本质上是相同的。

但是，至少有一种实现（libstdc++，bits/stl_vector.h 中的源代码）通过使用部分模板特化为原始类型提供了 O(1) 复杂度。

clear() 的实现导航到bits/stl_construct.h 中的std::_Destroy(from, to) 函数，该函数执行非平凡的编译时优化：它声明了一个辅助模板类_Destroy_aux，模板参数类型为@ 987654335@。该类对true 有一个部分特化，对false 有一个显式特化。两种特化都定义了一个名为__destroy 的静态函数。如果模板参数为true，则函数体为空；如果参数是false，则调用body contains a loop invoking T's destructorstd::_Destroy(ptr)。

诀窍来了line 136：

std::_Destroy_aux<__has_trivial_destructor(_Value_type)>::
__destroy(__first, __last);

辅助类是根据__has_trivial_destructor 检查的结果实例化的。检查器为内置类型返回true，为具有非平凡析构函数的类型返回false。因此，对 __destroy 的调用对于 int、double 和其他 POD 类型将变为无操作。

std::unordered_map 与 vector 的不同之处在于它可能需要删除代表 POD 对象的“哈希桶”的结构，而不是删除对象本身^*。 clear 到 O(1) 的优化是可能的，但是很大程度上依赖于实现，所以我不会指望它。

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^* 确切答案取决于实现：基于开放寻址（线性探测、二次探测等）实现collision resolution 的哈希表可能能够删除O(1) 中的所有桶;但是，基于单独链接的实现必须一个接一个地删除存储桶。

【讨论】：

这对resize来说是真的吗？

@Quimby 是的。 clear 重用了向下调整向量大小的逻辑。

【参考方案2】：

gcc 的std::_Destroy 版本，clear() 最终使用的版本，尝试对类型是否具有微不足道的析构函数进行模板化，因此在这种情况下，即使没有优化通过，复杂性也是恒定的。但是我不知道模板的效果如何。