【C++】vector的内存申请机制/内部存储原理

1、内存申请机制/内部存储原理

• vector是C++的STL库中的动态数组容器，可以自动地动态调整大小以适应存储的元素数量变化。
• 内存申请机制大致可以描述为：

1）初始分配：当创建一个空的 vector 对象时，它会分配一块初始大小的内存空间，通常为 0 或者一个默认预设大小（如 16）。
2）容量管理：vector会维护一个capacity变量，表示的是vector的容量大小，即表示已分配的内存空间大小。注意，这个内存空间是连续的，也就是说vector的元素在内存中是连续存储的，访问效率会更高
3）扩容方式：如果 vector 现有空间已存满元素，在 使用push_back 新增数据的时候就会执行以下过程：分配一块更大的内存；将原来的数据 copy 过来，同时释放之前的内存；再在新的内存空间中存入新增的元素。

2、示例

• 可以通过以下代码来观察vector的内存申请机制和内部存储原理：

1）size()：size() 方法返回当前 vector 中的元素数量。在开始时，vec 的 size() 为 0。每次调用 push_back() 添加元素后，size() 逐渐增加。
2）capacity()：capacity() 方法返回 vector 当前可容纳的元素数量。在开始时，vec 的 capacity() 为 0。随着元素的添加，capacity() 会以2倍的扩容方式以适应元素的数量。

#include 
#include 

using namespace std;

int main() {
    vector<int> vec; // 创建一个空的 vector 对象

    cout << "初始状态：" << endl;
    cout << "Size: " << vec.size() << endl;
    cout << "Capacity: " << vec.capacity() << endl;

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        vec.push_back(i); // 添加元素到 vector

        cout << "添加元素 " << i << " 后：" << endl;
        cout << "Size: " << vec.size() << endl;
        cout << "Capacity: " << vec.capacity() << endl;
    }

    return 0;
}

• 输出为：

初始状态：
Size: 0
Capacity: 0
添加元素 0 后：
Size: 1
Capacity: 1
添加元素 1 后：
Size: 2
Capacity: 2
添加元素 2 后：
Size: 3
Capacity: 4
添加元素 3 后：
Size: 4
Capacity: 4
添加元素 4 后：
Size: 5
Capacity: 8
添加元素 5 后：
Size: 6
Capacity: 8
添加元素 6 后：
Size: 7
Capacity: 8
添加元素 7 后：
Size: 8
Capacity: 8
添加元素 8 后：
Size: 9
Capacity: 16
添加元素 9 后：
Size: 10
Capacity: 16