C++ vector實現原理

1：vector的底層實現原理是數組，占用連續的內存空間

#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;
}

運行結果：通過運行結果可看出元素之間的內存是連續的

 

2：與普通數組不同，vector是一個動態數組，意思是vector不是大小固定的數組，vector的大小會隨着元素的不斷變多而變大，vector有兩個關鍵屬性，size和capacity。size表示的是vector當前存放了多少個元素，capacity表示的是當前vector總共能存多少個元素。capacity總是大於等於size，如果size已經等於capacity，再往vector中添加元素，此時會重新分配一段更大的內存（原來內存大小的2倍或1.5倍），然后將舊內存中的數據拷貝到新內存，最后釋放舊內存。

#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;
}

運行結果：首元素地址在變，說明會新分配內存，同時能看到capacity總是大於等於size

 

3：vector有兩個函數resize(size_t count)和reserve(size_t count)。resize改變vector的size，如果增大size導致capacity不夠存儲，capacity也會被改變，如果減小size，之前多出來的元素被刪除，capacity不變。reverse改變capacity，只能增加，減小不會生效。

#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);

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

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

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

    return 0;
}

運行結果：

 

 

tips：使用vector時，不斷插入元素，會導致不斷的重新分配內存然后拷貝內存，效率低。建議在確定大概需要多少內存時，用reserve先分配好內存，提高效率。