🏗 Анатомия std::vector: Что происходит, когда место заканчивается?

std::vector - самый популярный контейнер в C++. Мы просто пишем push_back, и магия работает. Но что происходит «под капотом», когда вы пытаетесь добавить элемент, а свободное место (capacity) закончилось?

Происходит Реаллокация. И это гораздо дороже, чем просто добавление числа.

⚙️ Сценарий катастрофы (пошагово):

Допустим, у вектора было место под 4 элемента, и оно занято. Вы добавляете 5-й.

1. Поиск новой земли: Вектор понимает, что текущий буфер полон. Он просит у операционной системы выделить новый блок памяти (обычно в 1.5 или 2 раза больше старого).

2. Великое переселение: Все элементы из старого блока копируются (или перемещаются) в новый.
- Представьте: чтобы поставить на полку одну новую книгу, вам приходится переезжать в новую квартиру и перетаскивать туда всю библиотеку.

3. Зачистка: Старые объекты разрушаются (вызываются деструкторы), а старая память возвращается системе.

4. Вставка: И только теперь новый элемент добавляется в хвост.

🚨 Почему это проблема?

1. Удар по производительности
Операция push_back обычно мгновенна (). Но при реаллокации она превращается в тяжелую операцию . Если вектор огромный, программа может «подвиснуть» в самый неподходящий момент.

2. Инвалидация ссылок (Источник багов №1)
Это самое опасное. Как только произошла реаллокация, старая память удаляется. Все указатели, ссылки и итераторы, которые смотрели на элементы вектора, становятся невалидными.

std::vector<int> data = {1, 2, 3, 4};
int& ref = data[0]; // Ссылка на первый элемент

// Добавляем элемент -> места нет -> реаллокация!
data.push_back(5); 

// ☠️ ОШИБКА: ref ссылается на очищенную память.
// Получим мусор или краш программы.
std::cout << ref; 

🛡 Как лечить?

Если вы знаете (хотя бы примерно), сколько элементов будет в векторе - используйте reserve().

std::vector<int> data;
data.reserve(1000); // Сразу выделяем память

// Теперь реаллокации точно не будет, 
// пока мы не превысим 1000 элементов.

💡 Итог: Помогайте вектору с помощью reserve(). Это спасает и от тормозов, и от сложнейших багов с памятью.

#cpp #stdvector #memory #performance #coding #tips

➡️ @cpp_geek

🔒 const в C++: Скрытый смысл, о котором молчат

Мы привыкли думать, что const после имени метода это просто защита от дурака: "Я обещаю не менять поля класса внутри этой функции".

Но в современном C++ (и в стандартной библиотеке STL) const означает нечто большее. Это контракт потокобезопасности (Thread Safety Contract).

🧵 Золотое правило STL:

1. const методы можно вызывать из разных потоков одновременно без блокировок. (Safe for concurrent reads).

2. Не-const методы требуют внешней синхронизации, если их вызывают несколько потоков.

🚨 Где кроется ловушка?

Ловушка в ключевом слове mutable.
Оно позволяет менять поля даже внутри const метода. Обычно это используют для кэширования или ленивых вычислений.

❌ ОПАСНЫЙ КОД (Логический const, но физическая гонка):

class Widget {
    mutable int cachedValue_ = -1; // Можно менять в const методе

public:
    // Метод помечен const. Пользователь думает, что он безопасен 
    // для вызова из 10 потоков одновременно.
    int GetValue() const {
        if (cachedValue_ == -1) {
            // 💥 DATA RACE! 
            // Два потока могут одновременно зайти сюда и начать писать.
            cachedValue_ = HeavyCalculation(); 
        }
        return cachedValue_;
    }
};

Если вы пишете библиотеку и помечаете метод как const, пользователи будут вызывать его параллельно, не используя мьютексы. Если внутри у вас есть несинхронизированный mutable - программа упадет.

✅ Правильный подход:

Если вы используете mutable, вы обязаны защитить его мьютексом.

class Widget {
    mutable std::mutex mtx_; // Мьютекс тоже должен быть mutable!
    mutable int cachedValue_ = -1;

public:
    int GetValue() const {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx_); // Блокируем поток
        
        if (cachedValue_ == -1) {
            cachedValue_ = HeavyCalculation();
        }
        return cachedValue_;
    }
};

💡 Итог: В C++ const - это не только "я не меняю данные". Это обещание: "Этот метод безопасен для одновременного вызова". Если вы нарушаете это обещание (используя mutable без защиты), вы создаете бомбу замедленного действия.

#cpp #multithreading #const #safety #coding #tips

➡️ @cpp_geek