vector容器resize和reserve方法的区别

最新推荐文章于 2025-10-31 13:58:24 发布
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本文详细解析了C++中vector容器的工作原理，包括其自动扩容机制、resize与reserve的区别，以及clear方法的行为。通过具体代码示例展示了vector在不同操作下的size与capacity变化。

        vector可以理解为，可以自动扩容的数组。但是因为数据在堆上，所以每次扩容需要经历，申请内存，拷贝数据，释放内存的过程。

        vector提供两个方法，resize和reverse方法。resize执行扩容操作并且自动执行构造函数。reverse仅仅修改容量大小，及vector的capacity的大小。vector的clear方法，仅仅修改有效数据数量，不回收内存。

    cout<<"veValuesOne   resize"<<endl;
	vector<int> veValuesOne;
	cout<<"size:"<<veValuesOne.size() <<"   cap:"<<veValuesOne.capacity()<<endl;
	veValuesOne.resize(10);
	cout<<"size:"<<veValuesOne.size() <<"   cap:"<<veValuesOne.capacity()<<endl;
	cout<<veValuesOne.at(5)<<endl;

	cout<<"veValuesTwo   reserve"<<endl;
	vector<int> veValuesTwo;
	cout<<"size:"<<veValuesTwo.size() <<"   cap:"<<veValuesTwo.capacity()<<endl;
	veValuesTwo.reserve(10);
	cout<<"size:"<<veValuesTwo.size() <<"   cap:"<<veValuesTwo.capacity()<<endl;
	//cout<<veValuesTwo
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<think>我们正在讨论C++中std::vector的resize和reserve方法的区别。 首先，这两个方法都用于管理vector的内存，但它们的用途和效果有显著不同。 1. resize方法： - 作用：改变vector中元素的数量（即size）。 - 如果新的size比当前size大，则会在vector的末尾添加新的元素（默认初始化或指定值），这可能会导致重新分配内存（如果capacity不足）。 - 如果新的size比当前size小，则删除多余的元素（从末尾删除），但capacity不变（内存不释放）。 - 语法：void resize(size_type n, value_type val = value_type()); - n: 新的size大小 - val: 可选，当需要增加元素时，新元素初始化为val的副本；如果不提供，则使用默认构造函数初始化。 2. reserve方法： - 作用：改变vector的容量（capacity），即预分配内存。 - 如果n大于当前capacity，则重新分配内存，使得capacity至少为n（可能更大，取决于实现）。 - 如果n小于等于当前capacity，则不做任何事（不会缩小capacity）。 - 语法：void reserve(size_type n); - n: 新的capacity大小（最少要预留的空间） 关键区别： - resize改变的是vector中元素的数量（size），而reserve改变的是内存容量（capacity），不改变元素数量。 - resize可能会增加元素（并初始化），也可能会减少元素（销毁多余元素）；reserve只是预留内存空间，不会创建或销毁任何元素。 - 使用reserve可以避免多次重新分配内存（例如，在已知要存储大量元素时，提前reserve可以避免多次动态扩容的开销）。 示例： std::vector<int> vec; vec.reserve(100); // 预留100个int的空间，但vec.size()仍为0 vec.resize(50); // 现在vec有50个元素，每个元素初始化为0（int的默认值），capacity至少100 vec.resize(100, 1); // 将元素数量增加到100，新增的50个元素初始化为1 注意： - 在reserve之后，vector的size不变，因此我们不能使用下标访问（如vec[i]）来设置元素（因为还没有元素），应该使用push_back或者resize后再使用下标。 - resize(n)会调用元素的默认构造函数（如果元素是类类型）来初始化新元素，或者使用指定的值。 性能提示： 频繁的重新分配内存（例如，在循环中不断push_back导致多次扩容）会降低性能。因此，如果预先知道元素的大致数量，使用reserve可以显著提高性能。 另外，C++11引入了shrink_to_fit方法，可以用来减少capacity以匹配size（但这是非强制性的请求，具体取决于实现）。 §§相关问题§§ 1. 在std::vector中，capacity()和size()方法分别返回什么？它们有何区别？ 2. 使用resize方法增加vector的大小时，新添加的元素如何初始化？ 3. 调用reserve(100)后立即调用resize(50)，此时vector的capacity和size分别是多少？ 4. 如何减少std::vector占用的内存空间（即缩小capacity）？ 5. 在什么情况下，使用reserve比让vector自动扩容更高效？ </think>### `std::vector` 中 `resize` 与 `reserve` 的区别详解 #### **核心概念对比** | **特性** | `resize(n)` | `reserve(n)` | |------------------|-------------------------------------|-----------------------------------| | **作用对象** | 改变元素数量（`size`） | 改变内存容量（`capacity`） | | **元素操作** | 增删元素（构造/析构） | ❌ 不操作元素（仅预分配内存） | | **访问安全** | ✅ 新元素可立即访问（如 `v[0]`） | ❌ 未初始化内存（访问导致未定义行为）| | **内存分配触发** | 若 `n > capacity` 则自动重新分配 | 仅在 `n > capacity` 时分配 | | **缩小操作** | ✅ 可减少 `size`（析构多余元素） | ❌ 无法缩小 `capacity` | --- #### **一、`resize`：调整元素数量（`size`）** ```cpp void resize(size_type n, value_type val = value_type()); ``` 1. **行为逻辑**： - 若 `n > size()`：添加 `n - size()` 个元素（默认构造或拷贝 `val`） - 若 `n < size()`：删除末尾 `size() - n` 个元素（调用析构函数） - 若 `n == size()`：无操作 2. **内存影响**： - 可能触发内存重新分配（当 `n > capacity()` 时） - `capacity()` **可能增加**，但**不会减少** 3. **示例**： ```cpp std::vector<int> v = {1, 2, 3}; v.resize(5); // size=5, 添加两个0 → [1,2,3,0,0] v.resize(2, 100); // size=2, 删除末尾3个 → [1,2]（参数100无效） ``` --- #### **二、`reserve`：预分配内存（`capacity`）** ```cpp void reserve(size_type n); ``` 1. **行为逻辑**： - 若 `n > capacity()`：分配至少能容纳 `n` 个元素的内存 - 若 `n <= capacity()`：无操作 2. **内存影响**： - 仅扩大 `capacity()`（不会减少） - `size()` **不变**，元素未被修改 3. **核心用途**： - **避免反复扩容**：在已知元素数量时预分配内存，提升性能 ```cpp std::vector<int> v; v.reserve(1000); // 一次性分配1000个元素的内存 for (int i=0; i<1000; ++i) { v.push_back(i); // 无扩容开销 } ``` --- #### **三、关键区别场景** ##### 1. **元素初始化** - `resize`：新增元素被**显式构造**（默认值或指定值） - `reserve`：仅分配**未初始化内存**（元素不存在） ##### 2. **访问安全性** ```cpp std::vector<int> v; v.reserve(10); // v[0] = 1; // ❌ 错误：访问未初始化内存（UB） v.resize(10); v[0] = 1; // ✅ 安全：元素已默认初始化为0 ``` ##### 3. **性能优化** - `reserve`：适用于**已知最终元素数量**的场景（减少 `push_back` 的多次扩容） - `resize`：适用于**立即需要访问元素**的场景 --- #### **四、常见误区** 1. **`reserve` 后直接访问元素**： ```cpp v.reserve(10); v[0] = 42; // ❌ 未定义行为（实际元素未被构造） ``` 2. **缩小 `capacity`**： - `resize` 和 `reserve` **均无法缩小容量** - 需用 `shrink_to_fit()`（C++11）请求缩小： ```cpp v.shrink_to_fit(); // 请求调整 capacity() 匹配 size() ``` --- #### **五、总结选择策略** - 需**立即操作元素** → 用 `resize` - 需**预分配内存避免扩容** → 用 `reserve` - 需**释放多余内存** → `shrink_to_fit()`（但非强制）
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