
vector 的扩容触发条件和实际增长策略
vector 不是每次 push_back 都重新分配内存,而是在容量不足时按特定规则扩容。标准未强制要求具体倍数,但主流实现(libstdc++、libc++、MSVC)均采用「约 1.5 倍」或「2 倍」增长,例如 libstdc++ 在多数版本中用 old_capacity + old_capacity / 2(即 1.5 倍),而非简单翻倍。
这意味着:连续插入 n 个元素时,实际内存分配次数是 O(log n) 级别,但每次扩容涉及旧数据拷贝,代价不可忽略。若已知大致规模,应优先调用 reserve() 预留空间。
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reserve(100)只改变capacity(),不改变size() -
resize(100)会将size()设为 100,必要时默认构造新元素,也可能触发扩容 - 对
vector要格外小心——它是特化模板,底层常以位为单位存储,data()不可用,迭代器行为也不同
安全遍历 vector 的三种常用方式及适用场景
遍历时核心关注点是:是否需要索引、是否可能修改元素、是否在循环中增删元素。错误的遍历方式极易导致越界或迭代器失效。
- 基于范围的 for 循环最简洁:
for (const auto& x : v) { /* 只读 */ }或for (auto& x : v) { x = ...; /* 可写 */ }—— 但无法获取下标,且不能在循环体内调用push_back或erase - 用索引访问(
operator[]或at())适合需下标逻辑:for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i) { v[i] *= 2; }注意v.at(i)会做边界检查并抛std::out_of_range,而v[i]不检查 - 使用迭代器时,删除元素必须用
erase返回的新迭代器:for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ) { if (*it % 2 == 0) it = v.erase(it); else ++it; }直接++it后erase(it)是未定义行为
vector 扩容后原有迭代器/指针/引用全部失效
这是最容易被忽视的陷阱。只要发生扩容(包括隐式扩容),所有指向该 vector 元素的 iterator、pointer、reference 都变为悬空(dangling),后续解引用必出错。
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- 以下代码在扩容后访问
p是未定义行为:std::vector
v = {1, 2, 3}; int* p = &v[0]; v.reserve(100); // 可能触发扩容 printf("%d", *p); // 危险!p 已失效 - 若需长期持有某元素地址,应改用索引(
size_t idx)代替指针;或确保在生命周期内不扩容(如提前reserve并不再插入) -
data()返回的指针同样遵循此规则:仅当!empty()且未扩容时有效
clear() 不释放内存,shrink_to_fit() 也不保证释放
clear() 仅销毁所有元素并将 size() 置为 0,capacity() 保持不变。想真正归还内存给系统,需调用 shrink_to_fit() —— 但它只是请求,标准允许实现忽略该请求。
- 常见做法是交换空 vector:
v.clear(); std::vector
(v).swap(v); // 强制释放内存 - 该技巧利用临时对象的析构释放内存,适用于 C++11 及以后
- 注意:频繁调用
shrink_to_fit或 swap 技巧可能带来额外开销,应权衡内存与性能需求
vector 的动态性便利背后藏着几处硬约束:扩容时机不可控、迭代器易失效、内存释放非自动。写代码时别只盯着 push_back 和 size(),多看一眼 capacity(),少用裸指针存元素地址,遍历时避开边循环边修改的惯性操作。











