
在C++中,std::vector 是一个动态数组容器,能够在运行时自动调整大小。当插入元素导致当前容量不足时,vector会触发扩容机制。理解其扩容原理对性能优化和内存管理至关重要。
当调用 push_back、insert 或 resize 等操作,且当前元素数量超过 vector 的容量(capacity)时,就会发生扩容。
此时,原有的内存空间不足以容纳新元素,vector 必须:
不同标准库实现采用的增长策略略有差异,但常见做法是按一定倍数扩大容量。典型实现中,vector 容量通常以约1.5倍或2倍增长。
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例如:
这意味着,如果当前 capacity 为 n,扩容后的新容量通常是 n * α(α ≈ 1.5 或 2)。
扩容涉及内存分配和元素复制/移动,属于相对昂贵的操作,时间复杂度为 O(n)。但由于增长因子大于1,摊还分析表明,单次 push_back 的平均时间复杂度仍为O(1)。
频繁扩容可能带来以下问题:
可以通过预分配内存来避免频繁扩容:
例如:
std::vector<int> vec;基本上就这些。掌握 vector 扩容机制有助于写出更高效的 C++ 代码,尤其是在处理大量数据插入时,合理使用 reserve 能显著提升性能。
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