다시 정리하는 C++ STL 자료구조 vector

 

 

[ STL 자료구조 vector]

 

STL vector는 array와 달리 동적 배열이다. 

동적이란 무슨 뜻일까?

프로그램이 실행될 때 무엇인가가 변화한다는 의미이다.

배열에서 변할 수 있는 것은 배열의 원소 개수이다.

vector는 실행 시 원소의 개수가 변할 수 있다.

 

vector는 반드시 물리적으로 연속된 메모리를 사용하여 원소를 저장한다.

vector에 원소가 가득 차면, 메모리는 new로 요청해서 새로 확보한다.

1. 현재 담을 수 있는 원소의 개수(capacity) 보다 더 큰 새 메모리를 요청한다.

2. 새 메모리에 현재 원소를 모두 복사한다.

3. 복사한 원소들의 다음 위치에 새 원소를 추가(push_back)한다.

4. 이전 메모리를 반환(delete)한다.

즉, 메모리를 새로 할당받고 거기로 옮겨 가는 것이다. 따라서 얼마나 비용이 큰 동작인지 알고 사용해야 한다.

new, delete 명령을 사용하지 않을 수 있다면 그렇게 하는 것이 최상이다.

 

 

 

[ STL vector의 멤버변수 ]

 

STL vector

STL vector의 byte size는 12byte이다.

Size, Data, Capacity 3개의 멤버 변수를 가지고 있다.

- Size : vector가 저장하고 있는 현재 원소의 개수이다.

- Data : 동적 배열 데이터의 메모리 시작 주소이다.

- Capacity : vector가 담을 수 있는 최대 원소의 개수이다.

아무 원소도 없는 vector의 Size, Data, Capacity는 0과 NULL 값으로 초기화돼있다.

 

STL vector

vector에 원소가 있다면 Size, Data, Capacity는 값을 가지게 된다.

 

 

 

 

[ STL vector 메모리 정책 ]

 

vector의 Capacity 값은 처음에 초기화한 Size와 같은 값으로 설정된다.

하지만 초기화 이후 vector에 원소를 추가할 때 Size가 Capacity 개수를 초과하면

vector의 Capacity는 약 30 ~ 50% 비율로 크기가 커진다.

즉, 메모리의 재할당과 복사가 일어난다. 이 동작이 STL vector의 핵심 동작이다.

가능한 한 vector가 메모리를 재할당 하지 않도록 하는 것이 vector 사용의 핵심이다.

 

 

vector는 생성 시 메모리를 확보할 수 있는 멤버를 제공한다.

생성자의 인수로 확보할 메모리를 요청할 수 있지만,

이보다 메모리를 예약해 달라고 부탁하는 함수 reserve()를 사용한다.

reserve()의 사용을 통해 vector의 빈번한 메모리 재할당을 막을 수 있다.

따라서 vector를 사용할 때 항상 reserve를 통해 메모리 공간을 예약하고 사용하자.

 

 

 

[ STL vector 메모리 구조 ]

 

프로그램에서 사용되는 메모리는 DATA, STACK, HEAP, CODE 영역이 있다.

DATA : 전역 변수가 있는 메모리

STACK : 지역변수가 있는 메모리

HEAP : 동적으로 할당한 변수가 있는 메모리.

STL vector에는 동적 배열의 시작 메모리 주소를 가리키는 포인터 변수가 있다고 했다.

이 메모리를 가리키는 포인터 변수는 동적 변수가 아님을 유의하자.

 

vector의 메모리 변화

 

다음과 같은 vector의 메모리를 재할당하는 과정의 메모리 구조를 그려보면 다음과 같다.

 

 

[ vector의 push_back()과 emplace_back() ]

 

vector에 원소를 추가하는 방법은 push_back()과 emplace_back() 두 가지 방법이 있다.

그렇다면 이 두 개의 차이는 무엇일까?

vector의 push_back과 emplace_back

push_back()은 임시 객체 생성을 통해서 vector에 원소를 추가할 수 있다.

1. 객체에 삽입하기 위한 임시 객체 CTestClass를 만든다.

2. 임시 객체를 복사 생성하여 push_back 함수 안에서 또다시 임시 객체를 만든다.

3. push_back 함수 안에서 만들어진 임시객체를 vector에 추가한다.

4. 생성인자로 들어온 CTestClass 임시객체를 소멸시킨다. 

 

emplace_back()은 확보한 메모리에 vector가 직접 객체를 생성하는 함수이다.

따라서 함수의 생성 인자로 필요한 인자만 건네준다.

임시 객체를 만들 필요가 없기 때문에 내부에서 생성자가 한 번만 호출된다.