C++中vector/string的capacity、size、resize、reserve和clear功能详解

本文详细解读vector容器的size()、capacity()属性的区别,以及resize()和reserve()方法的使用场景。size表示当前元素数量,capacity是预分配容量,resize改变元素数量,reserve则调整容量但不改变元素。通过实例演示了如何在实际编程中正确运用这些概念。

size() – 返回目前存在的元素数。即: 元素个数
capacity() – 返回容器能存储 数据的个数。 即:容器容量
reserve() --设置 capacity 大小
resize() --设置 size ,重新指定有效元素的个数 ,区别与reserve()指定 容量的大小
clear() --清空所有元素,把size设置成0,capacity不变
在这里插入图片描述
capacity 一般大于size的原因是为了避免 每次增加数据时都要重新分配内存,所以一般会 生成一个较大的空间,以便随后的数据插入。
size是当前vector容器真实占用的大小,也就是容器当前拥有多少个容器。
capacity是指在发生realloc前能允许的最大元素数,即预分配的内存空间。
这两个属性分别对应两个方法:resize()和reserve()。
使用resize(),容器内的对象内存空间是真正存在的。
使用reserve()仅仅只是修改了capacity的值,容器内的对象并没有真实的内存空间(空间是"野"的)。
此时切记使用[]操作符访问容器内的对象,很可能出现数组越界的问题。
针对capacity这个属性,STL中的其他容器,如list map set deque,由于这些容器的内存是散列分布的,因此不会发生类似realloc()的调用情况,因此我们可以认为capacity属性针对这些容器是没有意义的,因此设计时这些容器没有该属性。
在STL中,拥有capacity属性的容器只有vector和string。

#include <iostream>
#include<vector>
using namespace std;
using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;

int main()
{
	vector<int> ivec;
	cout << "capacity: " << ivec.capacity() << "  size: "  << ivec.size() << endl;
	//添加10个元素
	for (int i = 0; i < 10; ++i)
	{
		ivec.push_back(i);
		cout << "capacity: " << ivec.capacity() << "  size: " << ivec.size() << endl;
	}
	//将容量用完
	while (ivec.size() != ivec.capacity())
		ivec.push_back(0);
	//添加1个元素
	cout << "size = capacity. insert one element\n";
	ivec.push_back(0);
	cout << "capacity:" << ivec.capacity() << "  size:" << ivec.size() << endl;

	ivec.reserve(100);
	cout << "reserve capacity 100\n";
	cout << "capacity:" << ivec.capacity() << "  size:" << ivec.size() << endl;

	//将容量用完
	while (ivec.size() != ivec.capacity())
		ivec.push_back(42);
	//添加1个元素
	cout << "size = capacity. insert one element\n";
	ivec.push_back(0);
	cout << "capacity:" << ivec.capacity() << "  size:" << ivec.size() << endl;

	ivec.resize(50);
	cout << "resize size 50\n";
	cout << "capacity:" << ivec.capacity() << "  size:" << ivec.size() << endl;
	getchar();
	return 0;
}
/*
capacity: 1  size: 1
capacity: 2  size: 2
capacity: 3  size: 3
capacity: 4  size: 4
capacity: 6  size: 5
capacity: 6  size: 6
capacity: 9  size: 7
capacity: 9  size: 8
capacity: 9  size: 9
capacity: 13  size: 10
size = capacity. insert one element
capacity:19  size:14
reserve capacity 100
capacity:100  size:14
size = capacity. insert one element
capacity:150  size:101
*/
vector<int> nums = { 5,6,22,1,4,-5,0,88,6,4,99,8,7 };
	cout << "初始数据:" << endl;
	cout <<"size = "<< nums.size() << endl;
	cout <<"capacity = "<< nums.capacity() << endl;
	for (auto n : nums) {
		cout << n <<" ";
	}

	cout <<endl<<endl<< "resize 10:" << endl;
	nums.resize(10);
	for (auto n : nums) {
		cout << n << " ";
	}
	cout <<endl<< "size = " << nums.size() << endl;
	cout << "capacity = " << nums.capacity() << endl;
	cout << endl << "resize 20:" << endl;
	nums.resize(20);
	for (auto n : nums) {
		cout << n << " ";
	}
	cout << "" << endl;
	cout << "size = " << nums.size() << endl;
	cout << "capacity = " << nums.capacity() << endl;

	//reserve 是保留的意思,reserve的值小于size也不会使元素消失,此时的capacity==size
	cout << endl << "reserve 6:" << endl;
	nums.reserve(6);//capacity == size == 20
	for (auto n : nums) {
		cout << n << " ";
	}
	cout << "" << endl;
	cout << "size = " << nums.size() << endl;
	cout << "capacity = " << nums.capacity() << endl;

	cout << endl << "reserve 30:" << endl;
	nums.reserve(30);//使得capacity=30,里面的元素不会改变
	for (auto n : nums) {
		cout << n << " ";
	}
	cout << "" << endl;
	cout << "size = " << nums.size() << endl;
	cout << "capacity = " << nums.capacity() << endl;

	//clear是清空,不是置零,清空所有元素,所以size为0,但是capacity不变,
	cout << endl << "clear:" << endl;
	nums.clear();
	cout << nums.size() << endl;
	cout << nums.capacity() << endl;
	return 0;
	/*
	 *
初始数据:
size = 13
capacity = 13
5 6 22 1 4 -5 0 88 6 4 99 8 7

resize 10:
5 6 22 1 4 -5 0 88 6 4
size = 10
capacity = 13

resize 20:
5 6 22 1 4 -5 0 88 6 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
size = 20
capacity = 20

reserve 6:
5 6 22 1 4 -5 0 88 6 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
size = 20
capacity = 20

reserve 30:
5 6 22 1 4 -5 0 88 6 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
size = 20
capacity = 30

clear:
0
30
*/
C++中,`std::vector` 是一个动态数组,可以根据需要自动调整大小。`resize` `reserve` 是 `vector` 提供的两个用于调整容量或元素数量的函数,但它们的作用使用场景有显著区别。 --- ### 一、`resize` 函数 #### 功能: `resize` 用于**改变 vector 中元素的数量**。如果新的大小大于当前大小,会自动添加默认构造的元素(或指定值的元素);如果新的大小小于当前大小,会**删除多余的元素**。 #### 函数原型: ```cpp void resize(size_type n); void resize(size_type n, const value_type& val); ``` #### 示例: ```cpp std::vector<int> v = {1, 2, 3}; v.resize(5); // v = {1, 2, 3, 0, 0} v.resize(2); // v = {1, 2} ``` #### 使用场景: - 需要**显式控制 vector 中元素的数量**。 - 需要初始化 vector 并填充默认值。 - 在算法中需要预分配固定数量的元素并进行访问。 --- ### 二、`reserve` 函数 #### 功能: `reserve` 用于**预分配内存空间**,即设置 vector 的容量(capacity),但**不会改变 vector 的大小(size)**。它能避免频繁的内存重新分配,提高性能。 #### 函数原型: ```cpp void reserve(size_type n); ``` #### 示例: ```cpp std::vector<int> v; v.reserve(100); // 容量变为至少100,但 size 仍为0 ``` #### 使用场景: - 已知将要存储的元素个数,提前预留空间以避免多次扩容。 - 提高性能,特别是在频繁插入元素时(如循环中)。 - 不希望立即构造元素,仅需预留内存。 --- ### 三、区别总结 | 特性 | `resize` | `reserve` | |------------------|-------------------------------------|----------------------------------------| | 是否改变大小 | ✅ 是(size) | ❌ 否 | | 是否改变容量 | 可能(如果新 size 超出当前 capacity)| ✅ 是(capacity >= n) | | 是否构造元素 | ✅ 是(添加元素时) | ❌ 否 | | 是否删除元素 | ✅ 是(当 size 缩小时) | ❌ 否 | | 主要用途 | 控制元素个数 | 预分配内存,提升性能 | --- ### 四、使用建议 - 如果你需要**访问 vector 中某个位置的元素**(如 `v[i]`),使用 `resize` 确保该位置存在。 - 如果你只是**预先分配内存,后续再填充元素**,使用 `reserve`。 - `reserve` 不会影响 `size()`,但会影响 `capacity()`。 - 避免在循环中频繁调用 `resize`,这可能导致不必要的构造/析构开销。 --- ```cpp #include <iostream> #include <vector> int main() { std::vector<int> v1; v1.reserve(5); // capacity >= 5, size = 0 std::cout << "v1.size() = " << v1.size() << ", v1.capacity() = " << v1.capacity() << std::endl; std::vector<int> v2; v2.resize(5); // size = 5, elements are default-initialized (0 for int) std::cout << "v2.size() = " << v2.size() << ", v2.capacity() = " << v2.capacity() << std::endl; return 0; } ``` ---
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