reallocate() 和 allocate() 的区别

📌 reallocate() 和 allocate() 的区别

在 C++ 的 std::vector 及其底层内存管理中，allocate() 和 reallocate() 是两个核心的内存管理函数。它们的作用不同：

函数	作用	影响 size() 吗？	影响 capacity() 吗？
allocate(n)	分配 n 个元素的内存（不初始化）	❌ 否	✅ 是
reallocate(n)	重新分配内存，拷贝旧数据，释放旧内存	❌ 否	✅ 是（通常 2 倍扩容）

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📌 1. allocate(n): 仅分配内存

🔹 作用：在 vector 需要更多空间时，allocate(n) 分配 n 个元素的 未初始化内存，但不会拷贝旧数据，也不会释放旧内存。

📌 示例

#include <iostream>
#include <memory>  // 使用 std::allocator

int main() {
    std::allocator<int> alloc;
    
    int* arr = alloc.allocate(10); // 分配 10 个 int 空间（未初始化）
    
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        alloc.construct(arr + i, i * 10); // 手动构造对象
    }

    std::cout << "Allocated array: ";
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        std::cout << arr[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        alloc.destroy(arr + i); // 手动析构
    }
    alloc.deallocate(arr, 10); // 释放内存

    return 0;
}

📌 输出

Allocated array: 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

✅ allocate(n) 只分配内存，不初始化元素！
✅ construct() 负责初始化对象，destroy() 负责析构，deallocate() 负责释放内存。

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📌 2. reallocate(n): 重新分配内存

🔹 作用：当 vector 需要扩容时，reallocate(n) 进行 新内存分配、数据拷贝、释放旧内存，从而更新 capacity()。

📌 示例

#include <iostream>
#include <vector>

class MyVector {
private:
    int* _start;
    size_t _size;
    size_t _capacity;

    void reallocate(size_t new_capacity) {  
        int* new_start = new int[new_capacity]; // 分配新内存
        for (size_t i = 0; i < _size; i++) {
            new_start[i] = _start[i];  // 拷贝旧数据
        }
        delete[] _start; // 释放旧内存
        _start = new_start;
        _capacity = new_capacity;
    }

public:
    MyVector() : _start(nullptr), _size(0), _capacity(0) {}

    void push_back(int value) {
        if (_size == _capacity) {  // 触发扩容
            reallocate(_capacity ? _capacity * 2 : 1);
        }
        _start[_size++] = value;
    }

    void print() {
        for (size_t i = 0; i < _size; i++) {
            std::cout << _start[i] << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }

    ~MyVector() { delete[] _start; } // 释放内存
};

int main() {
    MyVector vec;
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        vec.push_back(i);
    }
    vec.print();
}

📌 输出

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

✅ reallocate() 触发 2x 扩容，拷贝旧数据，释放旧内存！

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📌 3. allocate() vs reallocate()

函数	作用	拷贝旧数据？	释放旧内存？	使用场景
allocate(n)	分配新内存，不初始化	❌ 否	❌ 否	std::allocator 低级分配
reallocate(n)	重新分配内存，拷贝数据，释放旧内存	✅ 是	✅ 是	std::vector 动态扩容

✅ allocate(n) 适用于手动内存管理，reallocate(n) 适用于动态数组扩容！

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