对象和子类的高效容器

如何解决对象和子类的高效容器

我需要什么

我需要一个容器来存储对象 A 和派生子类 B 的实例。具体来说，我需要实现以下任务：

有效添加新实例（追加就足够了）。
高效地移除容器中随机位置的实例（不需要按索引查找；在迭代容器时会移除对象）。
对容器中的元素进行高效迭代。这是最重要的部分，因为比操作更需要迭代。

示例

头文件可能如下所示：

int globalB = 5;

// Base class
class A {
public:
    A(a) : a(a);
    ~A();

    int a;

    virtual int get_b() {
        return globalB;
    }
};

// Derived class
class B : public A {
public:
    B(a,b) : A(a),b(b);
    ~B();

    int a;
    int b;

    int get_b() {
        return b;
    }
};

// Container
class Container {
public:
    Container();
    ~Container();

    // adds an A element
    void add_element(a);

    // adds a B element
    void add_element(a,b);

    // removes all elements with (elem.a == 0)
    void remove_a0_elements();

    // Iterator (I will still have to figure out how this is done properly)
    struct Iterator { /* ... */ };
};


static int example_usage() {

    auto container = Container();
    for (int a=1; i<=100; i++) {
        container.add_element(a);
        container.add_element(a,a);
    }

    int sum = 0;
    for (auto &elem : container) {
        sum += elem.get_b();
    }

    return sum;
}

请注意，与示例所建议的不同，元素不会在连续操作中添加，而是在程序中随机添加。当然，我用来完成示例中的任务的容器的任何结构也都很好（例如，通过移交而不是就地构建来添加元素）。如果有一些内存开销，那不会是主要问题，因为所有对象加在一起并不是很大。

我目前的想法

我想过使用 std::unique_ptr 的向量来完成任务，如建议的 here。但是，我担心内存会以这种方式分散，从而大大降低迭代的性能（参见 here）。另一个想法是让 Container 包装两个向量 - 分别是 A 和 B - 但是我不知道如何构建迭代器。此外，这将使使用更多子类变得困难（我需要它至少适用于两对基类和子类）。

问题

是否有任何标准容器可以满足我的需求？
如果没有，根据需要实现容器的优雅方式是什么？
有没有办法“保留”一块内存来构造 Container 的元素而不知道它们的大小？然后我可以包装一个指针向量并规避内存分散的问题。

解决方法

容器类型和元素存储的选择在这里实际上正交：即使元素单独分配，def histogram_boxplot(feature,figsize=(15,10),bins=None): f,(ax_box,ax_hist)=plt.subplots(nrows=2,sharex=True,gridspec_kw={'height_ratios':(.25,.75)},figsize=figsize) sns.distplot(feature,kde=False,ax=ax_hist,bins=bins) sns.boxplot(feature,ax=ax_box,color='Red') ax_hist.axvline(np.mean(feature),color='g',linestyle='-') ax_hist.axvline(np.median(feature),color='y',linestyle='--')也不能同时支持高效的删除和迭代 /em>。您当然可以std::vector<std::unique_ptr<A>> 一个元素，但是您必须花时间跳过每次迭代。

可以使用空闲列表来扩充数据结构以允许重用空槽，并使用空槽计数来允许在迭代期间有效地跳过它们。结果是 “colony” data structure（可能作为 reset 包含在 C++23 中）。请注意，它不会追加：新元素以未指定的顺序重用已删除元素的空间。

元素类型仍有待选择：您可以使用 std::hive，一个类似的自定义类型，它知道 std::variant<A,B> 派生自 B（以便更轻松地为客户提供 A），或者您可以使用单独的容器方法（对排序有其自身的影响）。