STL之vector分配内存问题

vector是STL（标准模板库）中的容器，也是最常用的。一些算法都是基于vector容器。

vector是STL容器类中最简单的一个，这里主要介绍vector的内存分配。

vector容量增长是按照现在容量的一倍进行增加的，也就是，比如当前vector的size为6，容量也为6，那么再次向vector中放入数据时，vector重新申请内存空间，这个时候vector的容量为12，而不是我们以为的容量是7。如果没有超过现有vector的容量，容量不会继续增加。

vector的内存分配：

vector容器分配的是一块连续的内存空间，每次容器的增长，并不是在原有连续的内存空间后面继续增加。后面的内存有可能分配个其他的变量或程序数据等。vector容器增长的策略是，重新申请一块更大的内存，并把现有容器中的元素逐个复制过去，然后释放旧有的内存空间。如果原先有个迭代器指向vector内部，重新申请内存后，该迭代器就失效了，不能继续使用。

为什么采用这样的策略？因为每次申请内存是需要时间的，如果每次只申请一个单位的内存，则每加入一个元素，都要进行内存的申请，并且要将原来的数据复制到新的内存空间。按照一倍的策略，则会避免这个问题，减少了申请内存的次数，降低了时间开销。

下面是一些实验：

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

int main()
{
vector<int>a;
cout << "初始化的容量大小 =  " << a.capacity()<<endl;
a.push_back(1);
cout << "元素数目 = " << a.size() << endl;
cout << "增加一个元素后容量的大小 = " << a.capacity() << endl;
a.push_back(1);
cout << "元素数目 = " << a.size() << endl;
cout << "增加一个元素后容量的大小 = " << a.capacity() << endl;
a.push_back(1);
cout << "元素数目 = " << a.size() << endl;
cout << "增加一个元素后容量的大小 = " << a.capacity() << endl;
return 0;
}

实验结果：



从实验结果可以看出刚开始容量大小为0，增加一个元素后，容量变成1，再次增加一个元素时，容量变成2，再增加一个元素时，容量这个时候就变成了4。说明是成倍增加的。

下面是内存的查看：

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

int main()
{
vector<int>a;
a.push_back(1);
cout << "增加一个元素的内存地址 = " << &a[0] << endl;
a.push_back(2);
cout << "增加一个元素的内存地址 = " << &a[0] << endl;
return 0;
}

实验结果：



每次引用a[0]的地址，可以看到两次打印的结果是不同的，说明vector重新申请了一块更大的新的内存，并且将原来里面的值复制到新的内存空间。

这里讨论下要不要使用STL的问题，对于初学者，自己还是要实现一遍这些容器，不必全部实现，基本的需要实现，这样加深自己的理解，不仅要知其然，还要知其所以然。起码知道自己用的是什么，比如从网上下载了一个不知名的软件，怎么知道不会有后门呢，最好找到源码，自己编译，然后使用。这样才放心。

像STL中的队列，栈，链表等，实现的已经很完美了，当学会这些原理，并且能够自己实现的时候，就可以使用这些容器了，不必每次都自己实现，毕竟重复的工作最没意思。