初识vector内存增长机制

一、vector的特点

• 动态性，空间大小既可以增大亦可以减少;
• 连续性，vector元素序列在空间地址是连续分布的；
• 稳定性，vector元素序列在空间地址是相对固定的。

1.1 vector的动态性

vector常常被称为动态数组，这里的“动”应该相对于内置数组中的“静”，声明一个内置数组意味着最大容量已经确定，反之，动态数组则可以根据用户的需要进行调整。

1.2 vector的连续性

vector的元素序列存储是一段连续的内存区间，内存区间的划取由编译器决定，vector所能容纳的最大元素个数称之为容量(capacity），目前已经存放的元素个数为（size）,构造一个vector对象时capacity=size，在添加一个元素后，存在size>capacity，此时必须增加capacity++，同时编译器必须重新分配内存并将原有数据拷贝至新的内存空间，最后写入新的元素。可见按照一次增加一个capacity的方法需要三步：

• 重新划分内存
• 复制原有元素个数
• 写入新的数据

如果程序再次增加一个元素，需要重新经过上述三个步骤，性能将会慢到不可接受[1]

1.3 vector的稳定性

为了提高性能，空间换取时间是一个解决方法。即每一次分配一个比新的空间更大的内存空间，通常的策略是分配一个比capacity=2size，或capacity=1.5size[2]。此时vector将会有一定的capacity的稳定性，他的代价是占用了大于size的capacity空间。当然在你也可以手动回收和设置分配策略，其方法是通过下面两个方法：

• shrink_to_fit() 尝试回收尚未使用的capacity空间
• reserve(n) 显式告知编译器需要的capacity空间大小

另，我们可以通过调用capacity(),查看capacity空间大小。

小结：

• vector的三个特点：动态、连续和稳定性
• vector通常会分配比实际size更大的capacity以减少内存操作，这是一种空间换取时间的思想
• vector在C++11下可以通过shrink_to_fit来回收多余空间，reserve控制capacity大小

[1] C++ primer 5th P317 [2] 取决于编译器具体的实现