C++ vector 关于容器扩容思考

在读到文章《数据结构与算法之美》关于数组和容器一节时 （笔记在此），提到 容器的优点：

• 将很多数组操作的细节封装起来，如数组插入、删除数据时需要搬移其他数据等
• 支持动态扩容，每次存储空间不够的时候，它都会将空间自动扩容为 1.5 倍大小
  
  
  

为什么是1.5倍呢，这个数据是固定的吗？

于是在网上查找了资料，也对此进行了测试。

1. 网上有1.5倍和2倍两者方法，不同编译器结果不一样

• gcc，python list是2倍 （后面有验证，python不是一直2倍）
• VS是1.5倍

两者的区别是，2倍扩容时间复杂度更优，可以保证时间复杂度 $O(n)$ ，而1.5倍扩容时，空间可重用。

from: c++STL vector扩容过程

2. 代码测试

1. VS2017

int main()
{
	vector<int> a;
	for (int i = 0; i < 20; i++) {
		a.push_back(i);
		cout << "size : " << i + 1 << "\t" 
		cout<< "capacity : " << a.capacity() << endl;
	}
	system("pause");
	return 0;
}

2. gcc

代码同上

3. python3

import sys 
l = [] 
empty_size = sys.getsizeof(l) 
print("The size of an empty list :", empty_size, "bytes") 
print("In 64 bit machine,  size of a single element is 8 ")

for i in range(0, 50):
	l.append(i)
	size = len(l)
	capacity = (sys.getsizeof(l) - empty_size)//8
	print("size: ", size, "\t", "capacity:", capacity)

发现前面是2倍，后面就不是了。出现成正比的“线性摊销”概念。

/* This over-allocates proportional to the list size, making room
* for additional growth.  The over-allocation is mild, but is
* enough to give linear-time amortized behavior over a long
* sequence of appends() in the presence of a poorly-performing
* system realloc().
* The growth pattern is:  0, 4, 8, 16, 25, 35, 46, 58, 72, 88, ...
*/
new_allocated = (newsize >> 3) + (newsize < 9 ? 3 : 6);

/* check for integer overflow */
if (new_allocated > PY_SIZE_MAX - newsize) {
    PyErr_NoMemory();
    return -1;
} else {
    new_allocated += newsize;
}

参考

• 当面试官问我们vector扩容机制时，他想问什么？
• c++STL vector扩容过程
• python：Size of list in memory
• list 里的各函数及源码配图Python中list的实现