C++ vector实现原理

1：vector的底层实现原理是数组，占用连续的内存空间

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void init_vector(vector<int> &arr)
{
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        arr.push_back(i);
    }
}

void print_vector_addr(vector<int> &arr)
{
    int length = arr.size();
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        cout << "arr[" << i << "]:" << &arr[i] << endl;
    }
}

int main()
{
    vector<int> arr;
    init_vector(arr);

    print_vector_addr(arr);

    return 0;
}

运行结果：通过运行结果可看出元素之间的内存是连续的

2：与普通数组不同，vector是一个动态数组，意思是vector不是大小固定的数组，vector的大小会随着元素的不断变多而变大，vector有两个关键属性，size和capacity。size表示的是vector当前存放了多少个元素，capacity表示的是当前vector总共能存多少个元素。capacity总是大于等于size，如果size已经等于capacity，再往vector中添加元素，此时会重新分配一段更大的内存（原来内存大小的2倍或1.5倍），然后将旧内存中的数据拷贝到新内存，最后释放旧内存。

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void print_size_capacity(const vector<int> &arr)
{
    cout << "size:" << arr.size() << " capacity: " << arr.capacity() << endl;
}

void init_vector(vector<int> &arr)
{
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        arr.push_back(i);
　　　　 cout << "arr[0]:" << &arr[0] << endl;
        print_size_capacity(arr);
    }
}

void print_vector_addr(vector<int> &arr)
{
    int length = arr.size();
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        cout << "arr[" << i << "]:" << &arr[i] << endl;
    }
}

int main()
{
    vector<int> arr;
    init_vector(arr);

    return 0;
}

运行结果：首元素地址在变，说明会新分配内存，同时能看到capacity总是大于等于size

3：vector有两个函数resize(size_t count)和reserve(size_t count)。resize改变vector的size，如果增大size导致capacity不够存储，capacity也会被改变，如果减小size，之前多出来的元素被删除，capacity不变。reverse改变capacity，只能增加，减小不会生效。

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void print_size_capacity(const vector<int> &arr)
{
    cout << "size:" << arr.size() << " capacity: " << arr.capacity() << endl;
}

void init_vector(vector<int> &arr)
{
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        arr.push_back(i);
    }
}

int main()
{
    vector<int> arr;
    init_vector(arr);
    print_size_capacity(arr);

    // 新加size
    arr.resize(30);
    cout << "增加size:" << endl;
    print_size_capacity(arr);

    // 减小size
    arr.resize(10);
    cout << "减小size:" << endl;
    print_size_capacity(arr);

    // 增加capacity
    arr.reserve(40);
    cout << "增加capacity:" << endl;
    print_size_capacity(arr);

    // 减小capacity
    arr.reserve(30);
    cout << "减小capacity:" << endl;
    print_size_capacity(arr);

    return 0;
}

运行结果：

tips：使用vector时，不断插入元素，会导致不断的重新分配内存然后拷贝内存，效率低。建议在确定大概需要多少内存时，用reserve先分配好内存，提高效率。