C++ vector.reserve方法作用

1、vector中push_back操作

push_back的作用是在vector的末尾添加一个新元素。val的内容被复制(或移动)到新元素。

这有效地将容器大小增加1。当且仅当新的vector大小超过当前vector容量时，会重新自动分配新的存储空间。

Tips:

• std::vector::size()
  
  vec.size()返回vec中元素的个数。
• std::vector::capacity()
  
  vec.capacity()返回vec在内存中分配的空间大小。

push_back操作demo1：

//code1

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

#define MAX_NUM 9

int main(){
	vector<int> vecInt;

	for(int i = 0; i != MAX_NUM; i++){
		vecInt.push_back(i);
	}
	/**
	  some code
	*/
	vecInt.push_back(123);

	for(int i : vecInt){
		cout << i << " ";
	}

	return 0;
}
// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 123

以上代码先声明了一个存放int类型的vector，然后把i递增push_back到vecInt中。之后再添加一个元素到123到vecInt中。

push_back操作demo2：

iterator遍历vector

//code2

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

#define MAX_NUM 9

int main(){
	vector<int> vecInt;

	for(int i = 0; i != MAX_NUM; i++){
		vecInt.push_back(i);
	}

	vector<int>::iterator iter = vecInt.begin();
	cout << "the 1st element: " << *iter << endl;

	vecInt.push_back(123);

	while(iter != vecInt.end()){
		cout << *iter << " ";
		iter++;
	}

	return 0;
}
/*
the 1st element: 0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 123
*/

在用for进行vector的push_back之后，初始化了一个iterator指向vecInt的begin位置，并打印验证。之后再用push_back在vector的末尾添加一个元素123，这时再用iter来遍历vecInt。

push_back操作demo3：

下面对MAX_NUM进行修改，将其改为8

//code3
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

#define MAX_NUM 8	//MAX_NUM修改为8，其余地方不做任何修改

int main(){
	vector<int> vecInt;

	for(int i = 0; i != MAX_NUM; i++){
		vecInt.push_back(i);
	}

	vector<int>::iterator iter = vecInt.begin();
	cout << "the 1st element: " << *iter << endl;

	vecInt.push_back(123);
        cout <<"vecInt's capacity: " << vecInt.capacity() << endl;

	while(iter != vecInt.end()){
		cout << *iter << " ";
		iter++;
	}

	return 0;
}
/*
the 1st element: 0
vecInt's capacity: 16
-17891602 -17891602 -17891602 -17891602 -17891602 -17891602 -17891602 -17891602 -17891602 -17891602 -17891602 -17891602 -17891602 -17891602 -17891602 -17891602 -17891602 -17891602 -784369068 805499525 0 1 2 3 4 5
6 7 123
*/

只修改了MAX_NUM的值，其他一致。再次运行程序时，程序异常。

原因分析

对于vector来说，和数组最大的区别之一就是不需要在初始化的时候声明vector的大小。如果初始化的时候没有指明vector的大小，那么会根据实际的使用情况，在内存中为vector分配的大小分别2->4->8->16...

当MAX_NUM是8时，在for循环进行push_back之后，vecInt在内存中的大小为8。对vecInt再次将123进行push_back的时候，新的vector大小将超过当前的vector大小，所以会自动重新分配存储空间。

由于vector的存储空间已经被重新分配，在push_back123之后iter自然也就指向一个未知的空间，所以程序异常。

2、 vector的reserve的作用

为避免vector中在push_back过程中会进行内存的自动重新分配问题，vector提供了reserve函数。

reserve的作用时更改vector的容量，使vector至少可以容纳n个元素。

如果n大于vector当前的容量，reserve会对vector进行扩容，且当push_back的元素数量大于n的时候，会重新分配一个大小为2n的新空间，再将原有的n的元素放入新开辟的内存空间中。其他情况下都不会重新分配vector的存储空间。

Demo：对比使用reserve的区别

说明：在main中声明了两个vector，vecInt为默认初始化，vecIntB使用capacity初始化其容量为100。分别对vetIntA和vecIntB进行同样的操作：

①把0~99依次push_back到vector中，

②在push_back的过程中观察vector的容量capacity是否发生变化。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stdint.h>
using namespace std;

void growPushBack(vector<int> &vec, uint16_t size){
	for(int i = 0; i < 100; i++){
		vec.push_back(i);
		if(size != vec.capacity()){
			size = vec.capacity();
			cout << "Capacity changed: " << size << endl;
		}
	}
}
int main(){
	uint16_t sz = 0;
	vector<int> vecIntA;
	sz = vecIntA.capacity();
	//声明vector后未使用reserve，直接进行push_back操作
	cout << "Making vecIntA growing:" << endl;
	growPushBack(vecIntA, sz);

	cout << "\n========separator========\n" << endl;

	vector<int> vecIntB;
	sz = vecIntB.capacity();
	//声明vecIntB后用reserve来执行其容量为100
	vecIntB.reserve(100);
	cout << "Making vecIntB growing: " << endl;
	growPushBack(vecIntB, sz);

	return 0;
}
/*
Making vecIntA growing:
Capacity changed: 1
Capacity changed: 2
Capacity changed: 4
Capacity changed: 8
Capacity changed: 16
Capacity changed: 32
Capacity changed: 64
Capacity changed: 128

========separator========

Making vecIntB growing:
Capacity changed: 100
*/

Demo运行结果分析:

如果一个vector使用默认的capacity，那么在push_back操作的时候，会根据添加元素的数量，动态的自动分配空间，2^n递增；如果声明vector的时候，显式的使用capacity(size_type n)来指定vector的容量，那么在push_back的过程中（元素数量不超过n），vector不会自动分配空间。