顺序容器：vector的自增长特性

最新推荐文章于 2024-07-09 17:03:28 发布

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本文详细介绍了C++标准库中vector容器的存储方式、size与capacity的区别、以及如何使用reserve操作来预分配存储空间，以减少不必要的内存分配开销。

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一、vector储存元素的方式：

vecto内的元素是连续储存的，当往vector中添加元素时，如果容器中已经没有空间容纳新的元素，由于元素必须连续存储以便索引访

问，所以不能在内存中随便找个地方存储这个新元素。于是，vector 必须重新分配存储空间，用来存放原来的元素以及新添加的元素：

存放在旧存储空间中的元素被复制到新存储空间里，接着插入新元素，最后撤销旧的存储空间。

对于不连续存储元素的容器，不存在这样的内存分配问题。例如，在 list 容器中添加一个元素，标准库只需创建一个新元素，然后将

该新元素连接在已存在的链表中，不需要重新分配存储空间，也不必复制任何已存在的元素。

对于大部分应用，使用 vector 容器是最好的。原因在于，标准库的实现者使用这样内存分配策略：以最小的代价连续存储元素。由此

而带来的访问元素的便利弥补了其存储代价。vector 容器预留了这些额外的存储区，用于存放新添加的元素。于是，不必为每个新元

素重新分配容器。

二、vector的size与capacity的区别，以及reserve操作：

[cpp] view plain copy

void test_vector_capacity_1()
{
    std::vector<int> vec;
    std::cout << "size:" << vec.size() << std::endl;          //size:0
    std::cout << "capacity:" << vec.capacity() << std::endl;  //capacity:0
    // 空vector的size和capacity大小都默认为0

    vec.push_back(100);
    std::cout << "size:" << vec.size() << std::endl;          //size:1
    std::cout << "capacity:" << vec.capacity() << std::endl;  //capacity:1

    vec.push_back(101);
    std::cout << "size:" << vec.size() << std::endl;          //size:2
    std::cout << "capacity:" << vec.capacity() << std::endl;  //capacity:2
}

void test_vector_capacity_2()
{
    std::vector<int> vec;
    for( int i = 0; i != 24; ++i )
    {
        vec.push_back(i);
    }
    std::cout << "size:" << vec.size() << std::endl;          //size:24
    std::cout << "capacity:" << vec.capacity() << std::endl;  //capacity:28
    // 预留50个元素的存储空间，即capacity至少为50
    vec.reserve(50);
    std::cout << "size:" << vec.size() << std::endl;          //size:24
    std::cout << "capacity:" << vec.capacity() << std::endl;  //capacity:50

    // 将预留的容量用完：
    while( vec.size() != vec.capacity() )
    {
        vec.push_back(10);
    }
    std::cout << "size:" << vec.size() << std::endl;          //size:50
    std::cout << "capacity:" << vec.capacity() << std::endl;  //capacity:50
    /*
    使用reserve预留了50容量，因此 vector在每次添加元素时不必做任何的内存分配工作。事实上，只要有剩余的容量，vector
    就不必为其元素重新分配存储空间。当把预留容量使用完后，如果要添加新的元素，vector 必须为自己重新分配存储空间
    */
    vec.push_back(11);
    std::cout << "size:" << vec.size() << std::endl;          //size:51
    std::cout << "capacity:" << vec.capacity() << std::endl;  //capacity:75，重新分配储存空间

    vec.reserve(70);
    std::cout << "size:" << vec.size() << std::endl;          //size:51
    std::cout << "capacity:" << vec.capacity() << std::endl;  //capacity:75
    /*
    调节容量为70但小于上一次分配的容量75，此时容量并不会改变，容器的元素个数也不会改变
    */
    vec.reserve(40);
    std::cout << "size:" << vec.size() << std::endl;          //size:51
    std::cout << "capacity:" << vec.capacity() << std::endl;  //capacity:75

    // 需要调节的容量为100，大于75，则此时的容量为100
    vec.reserve(100);
    std::cout << "size:" << vec.size() << std::endl;          //size:51
    std::cout << "capacity:" << vec.capacity() << std::endl;  //capacity:100

}