c++++中vector通過動態擴容應對元素增長，但頻繁擴容會影響性能。1. 擴容機制：當容量不足時，分配更大內存（通常為當前容量的1.5倍或2倍），復制元素并釋放舊內存；2. reserve函數：允許預先分配內存空間，避免多次擴容，提升性能；3. shrink_to_fit函數：嘗試釋放多余內存，使capacity接近size；4. 使用場景：在已知元素數量時應優先調用reserve；5. 擴容因子影響性能：因子越大擴容次數越少，但內存浪費可能越多；6. 內存分配器：可自定義用于優化內存管理；7. 拷貝構造和賦值：會創建副本并分配新內存；8. clear方法不釋放內存，需結合shrink_to_fit或交換技巧釋放。
c++中vector的內存管理是個挺有意思的話題，簡單來說，它通過動態擴容來應對元素數量的增長，但這種機制也可能帶來一些性能問題。reserve函數則提供了一種優化手段，允許我們預先分配內存，避免不必要的擴容。
動態擴容機制與reserve優化
vector內部維護著一片連續的內存空間，用于存儲元素。當vector的容量不足以容納新元素時，它會觸發擴容操作。
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擴容過程： 通常，vector會分配一塊更大的內存空間（通常是當前容量的1.5倍或2倍），然后將現有元素復制到新的內存空間中。接著，釋放舊的內存空間，并將vector的內部指針指向新的內存空間。這個過程涉及到內存分配、元素復制和內存釋放，開銷相對較大。
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擴容時機： vector會在調用push_back、insert等方法時，檢測當前容量是否足夠。如果容量不足，則觸發擴容。
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reserve的作用： reserve(n)函數允許我們預先分配至少能容納n個元素的內存空間。調用reserve并不會改變vector的大小（size()），只會改變其容量（capacity()）。當我們預先知道vector需要存儲的元素數量時，使用reserve可以避免多次擴容操作，從而提高性能。
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為什么需要優化： 頻繁的擴容會導致性能下降，尤其是在存儲大量元素時。每次擴容都需要重新分配內存和復制元素，這會消耗大量時間和資源。
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shrink_to_fit的作用： shrink_to_fit() 是 C++11 引入的一個方法，用于嘗試釋放 vector 占用的多余內存。調用此方法后，vector 的 capacity() 可能會減小到與 size() 相等。但需要注意的是，shrink_to_fit() 只是一個請求，具體是否釋放內存取決于具體的實現。
什么時候應該使用reserve？
如果事先知道vector需要存儲的大致元素數量，那么使用reserve是一個好習慣。例如，在讀取文件內容到vector中時，如果知道文件的大概行數，可以預先reserve相應的空間。
#include <iostream> #include <vector> int main() { std::vector<int> vec; vec.reserve(100); // 預先分配100個元素的空間 for (int i = 0; i < 100; ++i) { vec.push_back(i); } std::cout << "Size: " << vec.size() << std::endl; std::cout << "Capacity: " << vec.capacity() << std::endl; vec.shrink_to_fit(); // 嘗試釋放多余內存 std::cout << "Capacity after shrink_to_fit: " << vec.capacity() << std::endl; return 0; }
vector擴容因子如何影響性能？
擴容因子決定了每次擴容時，vector的容量增加多少。常見的擴容因子有1.5和2。
- 擴容因子越大： 擴容次數越少，但每次擴容浪費的內存空間可能越多。
- 擴容因子越小： 擴容次數越多，但每次擴容浪費的內存空間較少。
選擇合適的擴容因子需要根據具體的應用場景進行權衡。一般來說，1.5是一個比較折中的選擇。
vector的內存分配器有什么作用？
vector可以使用自定義的內存分配器來控制內存的分配和釋放。默認情況下，vector使用std::allocator，它通過new和delete來分配和釋放內存。
自定義內存分配器可以用于優化內存管理，例如使用內存池來減少內存分配的開銷。這在對性能要求較高的場景下非常有用。
vector的拷貝構造函數和賦值運算符會創建vector的副本。這意味著它們會分配新的內存空間，并將原始vector中的元素復制到新的內存空間中。
如果vector存儲的是指針或其他需要深拷貝的對象，那么拷貝構造函數和賦值運算符也需要進行深拷貝，以避免懸掛指針或內存泄漏。
vector的clear()方法會釋放內存嗎？
vector的clear()方法會移除vector中的所有元素，但不會釋放vector占用的內存空間。vector的容量（capacity()）保持不變。如果要釋放vector占用的內存空間，可以使用shrink_to_fit()方法或者創建一個新的空vector并與原來的vector進行交換。
