C++ vector容器如何使用 详解动态数组操作与内存管理

c++++ 中的 vector 是一个动态数组，支持自动扩容，适合需要灵活大小的场景。它提供 push_back、emplace_back 添加元素，pop_back 删除元素，[] 和 at() 访问元素，支持遍历操作。vector 内部使用连续内存，扩容时会复制数据到新内存，默认按倍数增长，可通过 reserve 预留空间提升性能。注意 size 表示实际元素数量，capacity 表示当前内存容量。使用 clear 后可调用 shrink_to_fit 释放多余内存，存储指针时需手动释放内存避免泄漏。常用技巧包括初始化列表赋值、构造二维 vector、使用 swap 快速清空、优先使用 emplace_back 提升效率。

C++ 中的 vector 是标准模板库（STL）中非常常用的一个容器，它本质上是一个动态数组，能够根据需要自动调整大小。如果你之前用过普通数组但又嫌它固定长度麻烦，那 vector 就是你的理想选择。

基本操作：增删改查要会

vector 的基本使用其实挺直观的，常见的操作包括添加元素、删除元素、访问元素和遍历整个容器。

• 添加元素可以用 push_back() 或者 emplace_back()，后者效率略高一点。
• 删除末尾元素可以用 pop_back()。
• 访问元素可以直接用下标 [] 或者 at() 方法，后者会做边界检查。
• 遍历的话可以配合 for 循环或者范围循环（range-based for loop）。

举个例子：

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#include 
#include 

int main() {
    std::vector vec;
    vec.push_back(10);
    vec.push_back(20);
    vec.push_back(30);

    for(int i = 0; i < vec.size(); ++i) {
        std::cout << vec[i] << " ";
    }
}

这段代码输出就是 10 20 30，看起来是不是很像数组？但不一样的是，它的容量是可以自动增长的。

动态扩容机制：别让性能拖后腿

vector 内部维护了一个连续的内存块，当这个内存不够用了，它就会重新申请一块更大的空间，把原来的数据复制过去，然后释放旧内存。这个过程叫做“扩容”。

默认情况下，vector 扩容通常是按当前容量的某个倍数来增长的，比如翻倍。但你也可以提前预留好足够的空间，避免频繁扩容带来的性能损耗。

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vec.reserve(100); // 提前预留100个int的空间

注意：调用 reserve() 只改变容量，不改变 size()，也就是说此时 vec.size() 还是 0，只是你可以放心地往里加 100 个元素而不会触发扩容。

如果你在频繁插入元素的时候发现程序变慢了，十有八九是因为 vector 在反复扩容，这时候手动调用 reserve() 是个不错的优化手段。

内存管理细节：小心别踩坑

虽然 vector 管理内存很方便，但有些细节还是需要注意：

• 插入或删除元素可能会导致迭代器失效，尤其是在中间插入时，整个容器的结构都可能发生变化。
• 如果你存储的是指针类型，比如 vector，记得手动释放每个指针指向的内存，否则容易造成内存泄漏。
• 使用 clear() 清空数据之后，内存不一定马上释放，想要真正释放内存可以配合 shrink_to_fit()：

vec.clear();
vec.shrink_to_fit(); // 请求释放多余内存

还有一个常见误区是误以为 vector 的 size() 和 capacity() 是一样的，其实 capacity() 表示当前分配的内存能容纳多少元素，而 size() 是实际已使用的数量。

vector使用技巧：几个实用建议

这里再补充几个在实际开发中经常用到的小技巧：

• 初始化列表赋值：可以用初始化列表快速构造一个 vector

std::vector vec = {1, 2, 3, 4, 5};

• 二维 vector 构造：适合表示矩阵等结构

std::vector> matrix(3, std::vector(3, 0));

• swap 快速清空或交换内容

std::vector().swap(vec); // 快速清空vec并释放内存

• 使用 emplace_back 替代 push_back：对于复杂对象来说，emplace_back() 能减少一次拷贝构造的开销。

基本上就这些。vector 用起来不算难，但想用得好，得稍微了解点背后的工作原理。