C++ vector中的resize,reserve,size和capacity函数讲解

本文详细介绍了C++中vector的resize(), reserve(), size()和capacity()函数。resize()会改变容量和元素个数,reserve()仅改变容量,size()返回元素个数,capacity()返回能存储的元素总数。通过代码实例展示了它们在不同情况下的行为,帮助理解这些函数的用法和差异。" 8947966,939128,Git分布式版本控制系统详解,"['Git', '版本控制', '服务器']

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前言

在介绍resize(),reserve(),size()和capacity()函数之前,先简单介绍一下c++中vector的概念。

vector:顺序容器(可变大小数组)。支持快速随机访问。在尾部之外的位置插入或删除元素可能很慢。

既然vector是个容器,那么一定相关特性,如添加元素、删除元素和查询容器大小等操作。本文重点介绍vector中的resize(),reserve(),size()和capacity()函数。

基本概念

  1. capacity

    指容器在分配新的存储空间之前能存储的元素总数。

  2. size

    指当前容器所存储的元素个数

注:capacity是容器可存储的最大总数,size是当前容器存储的个数。还不理解,看我画的图(画风虽怪,但言简意赅)。

  1. resize

既分配了空间,也创建了对象。

这里空间就是capacity,对象就是容器中的元素。

  1. reserve

reserve()表示容器预留空间,但不是真正的创建对象,需要通过insert()或push_back()等操作创建对象。

其实size()和capacity()没有更多需要介绍的地方,大家平时coding时直接调用即可。当然size()的使用频率相当高,通常进行遍历操作时,最外层的for循环的次数即为size()。

resize和reverse

区别

  1. reserve()只修改capacity大小,不修改size大小,
  2. resize()既修改capacity大小,也修改size大小。

代码实例

代码解析

操作1

vector<int> v1;
vector<int> v2;
vector<int> v3;
vector<int> v4;

创建4个空容器,让我们看看此时size和capacity的情况:

cout << "v1_size: " << v1.size() << "\t vl_capacity: " << v1.capacity()<<endl;
cout << "v2_size: " << v2.size() << "\t v2_capacity: " << v2.capacity() << endl;
cout << "v3_size: " << v3.size() << "\t v3_capacity: " << v3.capacity() << endl;    
cout << "v4_size: " << v4.size() << "\t v4_capacity: " << v4.capacity() << endl << endl;

输出结果为:

v1_size: 0 , vl_capacity: 0

v2_size: 0 , v2_capacity: 0

v3_size: 0 , v3_capacity: 0

v4_size: 0 , v4_capacity: 0

看来刚创建的空容器,size和capacity是一致的。

操作2

这里补充个很有意思的小实验。我们给空容器v2添加一个元素,观察此时的size和capacity

v2.push_back(99);
cout << "v2_size: " << v2.size() << "\t v2_capacity: " << v2.capacity() << endl;

结果:

v2_size: 1,v2_capacity: 1

哇!size和capacity同时加1了。此时size可以理解,因为当前v2中的元素个数为1。至于capacity,根据定义,capacity是不能小于size的。

这里size和capacity是相等的,但感觉怪怪的。下面继续操作:

int nums = 20;
for (int i = 0; i < nums; ++i){
    v2.push_back(i+1);
    cout << "v2_size: " << v2.size() << "\t v2_capacity: " << v2.capacity() << endl;
}

让我们直接看结果:

v2_size: 2 , v2_capacity: 2

v2_size: 3 , v2_capacity: 3

v2_size: 4 , v2_capacity: 4

v2_size: 5 , v2_capacity: 6

v2_size: 6 , v2_capacity: 6

v2_size: 7 , v2_capacity: 9

v2_size: 8 , v2_capacity: 9

v2_size: 9 , v2_capacity: 9

v2_size: 10 , v2_capacity: 13

v2_size: 11 , v2_capacity: 13

v2_size: 12 , v2_capacity: 13

v2_size: 13 , v2_capacity: 13

v2_size: 14 , v2_capacity: 19

v2_size: 15 , v2_capacity: 19

v2_size: 16 , v2_capacity: 19

v2_size: 17 , v2_capacity: 19

v2_size: 18 , v2_capacity: 19

v2_size: 19 , v2_capacity: 19

v2_size: 20 , v2_capacity: 28

v2_size: 21 , v2_capacity: 28

看到输出结果,是不是觉得很奇怪?咦,为什么有时候capacity就比size要大了呢?

这里我们不深入探讨,只是告诉大家这么一个有意思的现象。其实也很好解释,容器是线性表,内存空间是连续的,每次添加一个新元素,系统可能会自动分配额外的存储空间。至于这个”可能”发生的频率,额外的存储空间有多大?这里就不赘述。

操作3

下面看真正涉及resize和reserve的代码:

v1.resize(100);
v2.resize(100);
v2.push_back(99);   // 添加一个元素

v3.reserve(100);
v4.reserve(100);

上述代码将v1和v2 resize到100,并且v2再新加一个元素;而将v3和v4都 reserve到100。

让我们看一下输出结果:

v1_size: 100 , vl_capacity: 100

v2_size: 101 , v2_capacity: 150

v3_size: 0 , v3_capacity: 100

v4_size: 0 , v4_capacity: 100

此时v1的size和capacity都为100,这符合resize的定义:既分配了空间,也创建了对象。这里的空间就是100,对象就是100个元素。猜猜这100个元素值是多少,比如v1[0]。默认初始化为0,即v1[0]=0。

v2比较有意思,因为比v1多加了一个元素,所以size为101,但其capacity居然是150。大家默认理解就行,毕竟是系统根据vector特性进行分配的存储空间,我们方向使用就好。

v3和v4则一致,size为0,capacity为100。这符合reserve操作的定义:reserve()表示容器预留空间,但不是真正的创建对象。所以这里的size为0,当前容器里根本没有元素。

操作4

v1.resize(200);
v2.reserve(200);
v3.reserve(200);
v4.resize(200);

cout << "v1_size: " << v1.size() << "\t vl_capacity: " << v1.capacity() << endl;
cout << "v2_size: " << v2.size() << "\t v2_capacity: " << v2.capacity() << endl;
cout << "v3_size: " << v3.size() << "\t v3_capacity: " << v3.capacity() << endl;
cout << "v4_size: " << v4.size() << "\t v4_capacity: " << v4.capacity() << endl << endl;

我们混用resize()和reserve()函数,看一下输出结果:

v1_size: 200 , vl_capacity: 200

v2_size: 101 , v2_capacity: 200

v3_size: 0 , v3_capacity: 200

v4_size: 200 , v4_capacity: 200

这里比较有意思,我们重点分析一下:

v1的size和capacity都为200,符合resize()的作用:size和capacity都改变。

v2的size为101,capacity为200,符合reserve()的作用:不改变size,但改变capacity。

v3经过两次reserve()后,size为0,capacity为200,同样符合reserve()的作用。

v4先经过一次reserve(),此时size为0,capacity为200;再经过resize()后,size和capacity都为200。

上述操作应该就能深刻体会resize()和reserve()两个函数的作用和异同了。

操作5

这里再继续举个有意思的情况:

v4.push_back(8);

cout << "v4_size: " << v4.size() << "\t v4_capacity: " << v4.capacity() << endl << endl;

输出:

v4_size: 201 , v4_capacity: 300

在给v4添加新元素之前,v4的size和capacity都为200。我们给v4添加一个元素后,size为201,capacity却已经变成300了。

可见系统给vector动态分配的存储空间,真的难以捉摸。不过我们作为使用者,其实并不需要考虑这些问题。

代码完整版

// Summary: C++ vector中的resize和reserve函数使用
// Author:  Amusi
// Date:    2018-07-18

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main(){

    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    vector<int> v3;
    vector<int> v4;

    cout << "v1_size: " << v1.size() << "\t vl_capacity: " << v1.capacity()<<endl;
    cout << "v2_size: " << v2.size() << "\t v2_capacity: " << v2.capacity() << endl;
    cout << "v3_size: " << v3.size() << "\t v3_capacity: " << v3.capacity() << endl;    
    cout << "v4_size: " << v4.size() << "\t v4_capacity: " << v4.capacity() << endl << endl;

    v2.push_back(99);
    cout << "v2_size: " << v2.size() << "\t v2_capacity: " << v2.capacity() << endl;

    int nums = 20;
    for (int i = 0; i < nums; ++i){
        v2.push_back(i+1);
        cout << "v2_size: " << v2.size() << "\t v2_capacity: " << v2.capacity() << endl;
    }

    cout << endl;

    v1.resize(100);
    v2.resize(100);
    v2.push_back(99);   // 添加一个元素

    v3.reserve(100);
    v4.reserve(100);

    cout << "v1_size: " << v1.size() << "\t vl_capacity: " << v1.capacity() << endl;
    cout << "v2_size: " << v2.size() << "\t v2_capacity: " << v2.capacity() << endl;
    cout << "v3_size: " << v3.size() << "\t v3_capacity: " << v3.capacity() << endl;
    cout << "v4_size: " << v4.size() << "\t v4_capacity: " << v4.capacity() << endl << endl;

    v1.resize(200);
    v2.reserve(200);
    v3.reserve(200);
    v4.resize(200);

    cout << "v1_size: " << v1.size() << "\t vl_capacity: " << v1.capacity() << endl;
    cout << "v2_size: " << v2.size() << "\t v2_capacity: " << v2.capacity() << endl;
    cout << "v3_size: " << v3.size() << "\t v3_capacity: " << v3.capacity() << endl;
    cout << "v4_size: " << v4.size() << "\t v4_capacity: " << v4.capacity() << endl << endl;

    v4.push_back(8);

    cout << "v1_size: " << v1.size() << "\t vl_capacity: " << v1.capacity() << endl;
    cout << "v2_size: " << v2.size() << "\t v2_capacity: " << v2.capacity() << endl;
    cout << "v3_size: " << v3.size() << "\t v3_capacity: " << v3.capacity() << endl;
    cout << "v4_size: " << v4.size() << "\t v4_capacity: " << v4.capacity() << endl << endl;

    return 0;
}

输出结果:

总结

  • size():返回vector中的元素个数
  • capacity():返回vector能存储元素的总数
  • resize()操作:创建指定数量的的元素并指定vector的存储空间
  • reserve()操作:指定vector的元素总数

参考

[1] std::vector:http://www.cplusplus.com/reference/vector/vector/

<think>好的,我现在需要帮助用户查找C++ STL中vectorresize函数函数原型。根据用户提供的引用内容,特别是引用[3][4],已经有一些关于resize的信息。首先,引用[3]提到resize方法的语法是void resize(size_type n, value_type val = value_type());。而引用[4]中的代码示例也展示了resize的使用,比如a.resize(10);。这说明用户已经了解resize的基本用法,但需要更详细的函数原型信息。 接下来,我需要回忆C++标准库中vectorresize函数的官方定义。通常,vector的成员函数resize有两个重载版本:一个接受新的大小一个可选的默认值,另一个只接受新的大小。根据C++标准,函数原型应该是这样的: void resize(size_type n); void resize(size_type n, const value_type& val); 其中,第一个版本将容器的大小调整为n,如果n小于当前大小,则多余的元素会被删除;如果n大于当前大小,则新增的元素会进行值初始化。第二个版本则是用val作为新增元素的初始值。 用户提供的引用[3]中的描述原型与标准库中的定义一致,但需要确认是否有其他重载或细节。另外,引用[4]中的代码使用了a.resize(10);,这说明用户可能已经知道可以只传递一个参数,这时候默认值会被使用。因此,在回答中需要明确说明这两种重载形式,以及它们的参数意义默认值。 此外,用户可能还关心resizereserve的区别,这在引用[3]中已经提到,但当前问题仅关注resize的原型,所以可能不需要深入讨论两者的区别,但可以简要提及以避免混淆。 需要确保回答准确,并且引用提供的资料。用户的问题可能来源于实际编程中遇到的具体需求,例如调整vector的大小并初始化新元素。因此,在解释函数原型时,需要结合示例代码,说明不同参数的使用场景,比如当只传递大小时,新增元素如何初始化,或者传递第二个参数时如何指定初始值。 另外,用户可能希望了解C++不同版本中是否有变化,但根据提供的引用,用户没有特别提到版本差异,因此可以默认以C++11及之后的标准为准,因为大多数现代编译器支持这些特性。 最后,需要检查是否有其他相关的细节需要注意,例如异常安全性、时间复杂度等,但用户的问题明确要求函数原型,因此这些内容可能不需要深入,除非用户后续提问。 总结步骤: 1. 确认resize的两个重载版本。 2. 写出标准的函数原型。 3. 解释每个参数的作用默认值。 4. 结合提供的引用中的示例,说明用法。 5. 提及与reserve的区别,但简要带过。 6. 确保引用标记正确,如引用[3][4]。 同时,用户之前的提问涉及编译期求值,但当前问题转向STL的vector,可能需要调整回答重点,专注于vectorresize函数,而不涉及之前的constexpr等内容。但根据用户指示,需要参考上一次的问题回答,因此可能需要保持回答的连贯性,但此处可能关联不大,因此专注于当前问题即可。</think>根据C++标准库规范引用内容,`std::vector::resize` 的函数原型及核心要点如下: --- ### **函数原型 (C++11起)** 在头文件 `<vector>` 中定义,包含两个重载版本: ```cpp void resize(size_type n); // (1) 默认值初始化 void resize(size_type n, const value_type& val);// (2) 指定值初始化 ``` --- ### **参数解析** 1. **`n`** - 目标元素数量(新的大小) - 若 `n < current_size`:**截断**尾部多余元素 - 若 `n > current_size`:**新增** `n - current_size` 个元素 - 若 `n > capacity`:可能触发**内存重分配**[^3] 2. **`val` (可选参数)** - 仅用于第二个重载版本 - 新增元素的初始化值 - 默认值为 `value_type()`(如 `int` 默认0,`string` 默认空字符串)[^3] --- ### **代码示例对照** 根据引用[3][4]中的案例: ```cpp // 示例1:默认初始化新增元素(引用[4]) std::string a; a.resize(10); // 新增10个元素,默认初始化为空字符(ASCII 0) a.append("hello"); // 追加到第11个位置 // 示例2:指定初始化值 std::vector<int> vec; vec.resize(5, 42); // 创建5个元素,值均为42 ``` --- ### **与 `reserve` 的关键区别** | 特性 | `resize(n)` | `reserve(n)` | |---------------|---------------------------------|-------------------------------| | **目标** | 调整元素数量(`size`) | 预留内存空间(`capacity`) | | **初始化行为** | 新增元素会被初始化 | 不影响现有元素,不初始化新内存 | | **内存分配** | 可能触发内存重分配 | 仅预分配内存(若需扩容) | | **时间复杂度** | 最坏情况 O(n)(元素构造/析构) | 最坏情况 O(n)(内存分配) | --- ### **应用场景** 1. **预分配并初始化缓冲区**(如引用[4]中字符串的空字符填充) 2. **清空容器保留内存**:`vec.resize(0)` 等价 `vec.clear()`,但保持 `capacity` 不变 3. **批量初始化默认值**:`vec.resize(100)` 快速创建含100个默认值的容器 ---
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