为什么 Vector 的大小() 和容量 () 在 push_back() 之后不同

Why Vector's size() and capacity() is different after push_back()

本文关键字：push back 之后 Vector 为什么 容量      更新时间：2023-10-16

我刚刚开始学习向量，对size()和capacity()有点困惑我对他们俩知之甚少。但是为什么在这个程序中两者不同？即使array(10)也为 10 个元素腾出空间并用 0 初始化。

添加array.push_back(5)之前

所以array.size();是 10 没关系。

所以array.capacity();是 10 没关系。

添加array.push_back(5)后

所以array.size();是 11 没关系(already 10 time 0 is added and then push_back add one more element 5 ).

那么 15 array.capacity();为什么？ ( is it reserving 5 blocks for one int? ) .

#include <iostream>
#include <vector>
int main(){
    std::vector<int> array(10); // make room for 10 elements and initialize with 0
    array.reserve(10);    // make room for 10 elements
    array.push_back(5);
    std::cout << array.size() << std::endl;
    std::cout << array.capacity() << std::endl;
    return 0;
}

标准要求std::vector<T>::push_back()已摊销O(1)复杂性。这意味着扩展必须是几何形状的，例如每次填充时将存储量增加一倍。

简单的例子：按顺序push_back 32 int s 到一个std::vector<int>中。您将存储所有这些副本一次，如果每次用完时容量加倍，则还要存储 31 个副本。为什么是31？在存储第二个元素之前，您复制第一个元素;在存储第 3 个之前，您复制元素 1-2，在存储第 5 个之前，您复制 1-4，依此类推。所以你复制 1 + 2 + 4 + 8 + 16 = 31 次，有 32 家商店。

执行形式分析表明，您可以获得N元素的O(N)存储和副本。这意味着每push_back摊 销O(1)复杂性（通常只有一个没有副本的商店，有时是一个商店和一系列副本）。

由于这种扩展策略，您将在大部分时间size() < capacity()。查找shrink_to_fit和reserve，以了解如何以更细粒度的方式控制矢量的容量。

注意：对于几何增长率，任何大于 1 的因子都可以，并且有一些研究声称 1.5 提供了更好的性能，因为浪费的内存更少（因为在某些时候重新分配的内存可以覆盖旧内存）。

这是为了提高效率，因此它不必在每次添加元素时扩展底层数据结构。 即不必每次都调用delete/new。

std：：vector：：capacity不是它的实际大小（由size()返回），而是实际内部分配的大小的大小。

换句话说，它是在需要再次重新分配之前可以达到的大小。

每次执行push_back时，它不会增加 1，以便不对每个插入的元素调用新的重新分配（这是一个繁重的调用）。它保留了更多，因为它不知道你之后是否会做其他push_back，在这种情况下，它不必为接下来的 4 个元素更改分配的内存大小。

在这里，接下来的 4 个元素是 1 和一个巨大的数字之间的折衷，前者将最大限度地优化内存分配，但很快就会有再次重新分配的风险，后者可以让您快速进行许多push_back，但可能会白白保留大量内存。

注意：如果您想自己指定容量（例如，如果您知道矢量最大大小），则可以使用保留成员函数来实现。

使用

std::vector<int> array(10); // make room for 10 elements and initialize with 0

你实际上用零填充了所有十个空格。由于效率，添加广告附加元素将导致容量扩展。在您的情况下，调用函数 reserve 是没有用的，因为您已经实例化了相同数量的元素。

检查这个和这个链接

我认为

以下问题可以为您提供有关向量容量的更多详细信息。

关于矢量生长

我将参考上述问题中的答案。

capacity的增长策略需要满足push_back操作的摊销恒定时间要求。然后，该策略通常设计为在空间不足时呈指数增长。简而言之，向量的size表示现在的元素数量，而captacity表示其将来用于push_back的能力。

Size()返回向量中的值数。

capacity()返回分配的存储容量的大小意味着它现在可以容纳多少个值。

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