C++笔记之vector的底层实现和扩容机制

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分类专栏： C++笔记 文章标签： c++ 笔记 java
于 2023-07-29 16:27:34 首次发布
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这篇C++笔记探讨了vector的底层实现，详细解释了其扩容机制。当vector需要扩大容量时，通常会分配新内存，大小通常是原内存的两倍，并将旧数据拷贝到新内存中，随后释放旧内存。vector的首元素地址在扩容后会变更为新内存地址。

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C++笔记之vector的底层实现和扩容机制

1. 先申请内存空间，内存空间容量变成原来的n倍(一般是原来的两倍)
2. 将原本容器中的数据拷贝到新的内存空间中
3. 释放原来的内存空间
4. 将数组指针指向新容器的内存空间

code review!

文章目录

1.vector底层如何实现的，扩容机制是怎样的?

在这里插入图片描述
文字版：
在 C++ 中，std::vector 是一个动态数组（Dynamic Array）容器，底层使用数组来存储元素。其实现采用了自动扩容机制，即在需要时动态地增加数组的大小，以适应容器中元素的增加。

下面简要描述 std::vector 的底层实现和扩容机制：

  1. 底层数组：
    std::vector 内部维护一个指向动态数组的指针

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C++面向对象（OOP）编程-详解vector的扩容
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vector是C++ STL中的一个动态数组容器，相比于静态数组，vector的优势是可以动态改变其大小。C++使用时仅仅包含其头文件即可使用。vector 是一个类模板，本质上是一个动态变长数组即顺序表，元素的类型是任意的内置或者自定义的类型，存储在连续的存储空间，访问的时间复杂度为O(1),对于尾部元素的插入和删除时间复杂度都是常量级别的。
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03-17 2861
到需要扩容的时候，Vector会根据需要的大小，，然后把旧数组的元素复制进新数组。我们可以看到，。所以扩容之后，原先的迭代器会失效：插一嘴，为什么要用迭代器而不用指针。Iterator（迭代器）用于提供一种方法。第二，迭代器不是指针，它是类模板。它只是通过重载了指针的一些操作符（如“++”、“->”、“ * ”等）来模拟了指针的功能。也因此，它的功能比指针更加智能，他可以根据不同的数据类型实现不同的“++”等操作。执行后，只有第一个cout输出了结果，第二个cout没有输出，直接程序结束。
C++中vector容器为什么扩容时按照2倍或者1.5倍进行扩容
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c++ vector的扩容机制
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02-12 9448
>中对顺序容器的内存分配是这样描述的，内容太多，简写一下： 为了支持随机访问，vector中的元素采用顺序存放，即每一个元素紧挨着前一个元素进行存储。那么现在只有可能出现问题了，当内存中没有足够连续的空间去存放新插入来的元素怎么办，C++是这样处理的：重新分配内存空间，将原来旧的元素全部复制到新的存储空间中去，然后再插入新的元素。因此可以看出，如果内存不是特别充足或者内存中没有较大块的空
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vector内存扩展问题
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当你提到vector内存扩展问题，通常是指在C++标准模板库(STL)中的`std::vector`容器，在其容量不足需要添加新元素时如何动态地增加自身大小的问题。 ### Vector 内存机制 - **初始分配**：当创建一个新的 `vector` 对象时，默认构造函数会初始化它，并为其预留一定量的内部存储空间。这个起始容量取决于具体的实现版本。 - **扩容规则**： - 当向 `vector` 添加超出当前已分配容量的新元素(`push_back`, `insert`)的时候，就需要进行一次扩容操作了； - 容量不是简单地每次只增加一个单位来容纳新增加的那个单一元素，而是按照一定的增长因子(通常是两倍左右)，一次性申请比现有数据更多一些的空间作为新的后备区，这有助于减少频繁调整数组尺寸带来的性能开销； - 扩容过程中涉及将旧有的所有内容复制到更大的连续块上，因此可能会造成短期的效率损失；然而这种策略长远来看能有效提升程序运行速度并降低碎片化程度。 ### 性能考量 由于上述特性，如果可以预估最终规模的话，则建议一开始就通过`reserve()`明确指定足够大的容量值，避免过多不必要的中间状态转换： ```cpp std::vector<int> v; v.reserve(expectedSize); // 预留预期的最大长度 ``` 这样做不仅提高了插入动作的速度，还节省了一定比例的系统资源消耗。 ### 示例代码展示自动扩容过程： ```cpp #include <iostream> #include <vector> int main() { std::vector<int> vec; for (size_t i = 0; i != 10; ++i){ vec.push_back(i); std::cout << "Adding element "<< i << ", current capacity is : " << vec.capacity() << '\n'; } return 0; } ``` 此段程序会在控制台打印出随着每个整数加入而变化着的capacity信息。 #### 输出示例： ``` Adding element 0, current capacity is : 1 Adding element 1, current capacity is : 2 ... Adding element 9, current capacity is : 16 ``` 可以看到，在最初几次添加之后，容量迅速增大到了远超实际需求的数量级——这是为了后续更高效的批量加载做准备。
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