C++ 在执行“a”时遇到问题；绳索“；C+中的数据结构+；

我正在尝试建立一个数据结构。它是一种二叉树，即递归数据结构

rope的用途是快速拆分和连接，这意味着您可以避免复制整个rope。
因此，例如，用户应该能够说

rope1+rope2

，并期望在~对数时间内得到结果

但是，这带来了一个问题：
如果修改了绳索，其父绳索也会间接修改。
因为我的目标是使

绳索

成为

字符串

的替代品，这是不可接受的

我的解决方案是：无论何时对

rope

进行任何更改，我都会创建一个新节点，只需稍作更改，而不修改旧节点

从理论上讲，我认为这会很有效

但实际上，它涉及到（几乎？）对字符串的每次修改的堆分配。
即使是一个字符的更改也会产生一个新的堆对象，它不仅自身速度慢，而且还会显著降低内存局部性，对性能产生非常负面的影响

我应该如何着手解决这个问题

但在实践中，它涉及（几乎？）字符串的每一次修改的堆分配

如果您想避免频繁的堆分配性能问题，那么我建议为您的类使用一个内存池来分配一块内存，并且只需要在内存满时从操作系统请求一个新的分配，这种情况应该很少发生。然后，您可以优化对内存池的访问，以分配小块数据类型，如

char

等

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<> Andrei Alexandrescu在《现代C++设计》一书中有一个小块内存分配器的例子，

传统的方法是拷贝写：为此，需要重新分配每个分配的节点。 如果修改的节点的refcount为1（没有其他人引用它），则不需要复制它

这方面的实际问题是有效地将突变操作与非突变操作分离：

    char& rope::operator[] (std::string::pos)

可能会改变引用的字符，但在实际不会改变的情况下，没有简单的方法强制选择常量重载。这意味着您必须假设将发生突变，并可能触发不必要的副本，或者返回一些代理，从而重载字符转换和赋值

这种方法曾尝试用于早期实现的

std:：string

（其中一个字符串相当于一个单节点rope）iirc，但不受欢迎；部分原因是突变问题，部分原因是如果您不得不担心多线程，COW和所需的重新计数将变得越来越昂贵

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正如您所说，如果您的节点包含两种独立的状态类型，rope还有一个问题：它自己的字符串和对它的子节点的引用（因为这会导致refcount/子引用突变向上扩展树）

相反，如果字符只存储在叶节点上，并且对非叶节点进行完整复制（因此每个rope都有自己的“目录结构”），则仍然可以避免复制字符，并且refcounted共享状态更简单

这是否得到了所需的对数时间串联？也许不是：

• 您必须复制所有非叶节点（并添加一个新的根节点），这些节点的数量是叶的数量
• 但是，还必须增加叶引用计数，这是线性的

它看起来更接近线性时间还是对数时间取决于增加refcount与复制目录树的相对成本

但是，如果不这样做，您将获得快速的连接，但是如果任意字符访问必须将COW操作传播到树上，它们可能（不可预测地）退化为对数时间

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我想，如果它适合您的用例，您可以实现移动连接：这可能会提供恒定的时间添加，并且您仍然可以避免额外的COW复杂性。

那么，您希望拆分和连接速度更快，但其他所有操作都要快吗？我认为这是一种“你不能既吃蛋糕又吃蛋糕”的情况。如果你有GCC，请查看

标题中的示例实现。“因为我的目标是让rope成为string的替代品，”你不能让

rope

成为

string

的替代品。根据定义，它们是具有两组不同操作的两种不同数据结构<代码>字符串，在C++11中，要求是连续的，而rope不是。如果堆也被另一个字符串引用，则只需要进行堆分配/复制。你很快就会陷入这样一种情况：所有这些拷贝最终都发生了，只是发生得比较晚，并且使用了更多的开销。@R.MartinhoFernandes：是的，我很害怕…+1表示重新计数，似乎是合理的。（仍在阅读其余部分——到目前为止看起来很棒，谢谢你提供的信息。）