C++ STL vector内存分配与内存增长问题

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本文探讨C++标准库中vector容器的内存管理机制，包括size和capacity的概念，以及扩容策略的变化，并提供代码示例说明vector如何进行内存分配及元素拷贝。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

vector的内存增长问题，其实无非是vector中size()和capacity()问题。在侯捷大神的《STL源码剖析》中非常详细的介绍了capacity()的增长问题。纠正其中的一个错误说法

书中描述的，一般capacity会留有一些富裕的空间给vector的增长，每次当capacity() 等于 size()的时候，如果再追加元素，那么capacity（）会成倍的增长，也就是说，如果现在是capacity = 4，再分配的话capacity就是8了，满了再追加capacity就是16。但是经过实践证实完全不是这样的，源代码如下：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <memory>
template<class T>
void display_size_capacity(std::vector<T>& vt)
{
    std::cout << "size=" << vt.size() <<endl;
    std::cout << "capacity=" << vt.capacity() <<endl;
}

using namespace std;
int main()
{
    size_t i;
    std::allocator<int> a ;
    vector<int> iv(2, 9);
    display_size_capacity(iv);
    iv.push_back(1);
    display_size_capacity(iv);
    iv.push_back(2);
    display_size_capacity(iv);
    iv.push_back(3);
    display_size_capacity(iv);
    iv.push_back(4);
    display_size_capacity(iv);
    system("pause");
    return 0;
}

输出的结果为：

造成这个结果的原因我估计是当前C++ 11对vector的增长策略做出了新的调整。

2、还有一个问题需要探讨，在vector做出push_back操作，如果capacity() 和size()相同了，就是当前的vector已经满了之后，是需要做重新分配的，而且重新分配空间的操作过程是这样的，重新分配一个大的空间，然后将vector中的元素通过拷贝函数再拷贝给新分配的vector，如果vector本来就已经很大了，那么在满了的情况下继续push_back，就会在后台有一个相当大的工程要做了。

也简单做了个小例子，更加直观：

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <vector>

using namespace std;

template<class T>
void display_size_capacity(std::vector<T>& vt)
{
    std::cout << "size=" << vt.size() <<endl;
    std::cout << "capacity=" << vt.capacity() <<endl;
}

class MyClass
{
public:
    MyClass()
    {
        cout << "construction" << endl;
    }
    MyClass(const MyClass& p)
    {
        cout << "copy construction" << endl;
    }
    ~MyClass()
    {
        cout << "destruction" << endl;
    }
};

int main()
{
    vector<MyClass> my_vector;
    MyClass a;
    MyClass b;
    my_vector.push_back(a);
    display_size_capacity(my_vector);
    my_vector.push_back(b);
    display_size_capacity(my_vector);

    system("pause");
    return 0;
}

其运行的结果如下：

大家可以看到两次输出size和capacity之间发生的事情了。

所以建议在以后用vector的时候，应该预见性vector的规模，在声明一个创建一个vector之后，接着做一下reserve，如下：

std::vector<int> myvt;
myvt.reserve(100);

小技巧反应大问题，细节决定成败。