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C++ vector capacity C++ 容器容量与大小概念辨析【内存】

尼克

尼克

发布时间:2026-02-04 14:57:08

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来源于php中文网

原创

size()是当前有效元素个数,capacity()是已分配内存能容纳的元素上限;size()≤capacity()恒成立,下标合法范围为[0, size())。

c++ vector capacity c++ 容器容量与大小概念辨析【内存】

vector 的 size()capacity() 完全不是一回事,混淆它们会导致内存浪费、意外重分配或越界访问。

size() 是当前有效元素个数,capacity() 是已分配但未用的内存空间上限

size() 返回容器中实际存储的元素数量,即下标合法范围是 [0, size())capacity() 返回当前已向系统申请、但尚未被填满的总内存块能容纳的元素个数。二者关系恒为:size() 。

  • capacity() 为 0 时,size() 必然也为 0(空 vector 初始状态)
  • push_back() 可能使 size() 增加,当突破 capacity() 时触发自动扩容(通常翻倍),此时 capacity() 突增,旧元素被拷贝/移动
  • clear() 只清空元素(size() 归零),不释放内存(capacity() 不变)

reserve() 控制 capacity,resize() 控制 size

想预留空间避免频繁扩容,用 reserve(n);想确定容器长度并初始化元素,用 resize(n)resize(n, value)

  • reserve(n):仅影响 capacity(),不改变 size(),也不构造/析构任何元素;若 n ,调用无效
  • resize(n):若 n > size(),会构造新元素(默认初始化),size()capacity() 都可能变(后者在需要时扩容);若 n ,则销毁尾部元素,size() 减小,capacity() 不变
  • 没有 shrink_to_fit() 时,capacity() 永远不会自动缩小,哪怕 size() 已经很小

capacity() 为 0 不代表没分配内存,更不等于“未初始化”

刚声明的 std::vector v;v.capacity() 通常是 0,但这只是标准允许的实现策略之一;某些编译器/STL 实现可能初始分配小块内存(如 1 或 2 个元素),capacity() 非零。关键在于:不能依赖初始 capacity() 值做任何假设。

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  • 不要用 capacity() == 0 判断 vector 是否“真正空”,应始终用 empty()size() == 0
  • 不要对 data() 指针做 capacity() 长度的读写——超出 size() 的部分未初始化,行为未定义
  • 调试时打印 size()capacity() 对比,比单看一个值更能暴露内存使用异常

迭代器失效只和 capacity 变化强相关

只有当 capacity() 改变(即发生内存重分配)时,所有指向该 vector 的迭代器、指针、引用才失效;单纯 size() 变化(如 pop_back()erase())不会导致失效(除非删的是最后一个元素且你持有其后一位置的迭代器)。

  • push_back()insert()resize()(扩大)可能触发重分配 → 迭代器失效
  • reserve() 若实际扩容 → 迭代器全部失效;若未扩容 → 安全
  • shrink_to_fit() 是请求式操作,若成功缩容 → 迭代器失效;但不保证一定成功

真正容易出问题的地方,往往不是不知道这两个函数存在,而是把 capacity() 当成“可用空间”去写数据,或者误以为 clear() 后内存就还回去了。别信直觉,每次访问 data() + capacity() 范围前,先确认是否在 size() 内。

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