C++ vector怎么预分配内存 C++ reserve函数提升性能技巧【优化】

c++kquote>用 reserve() 预分配内存可避免多次扩容带来的 O(n²) 拷贝和构造/析构开销,它只增大 capacity() 不改变 size(),也不构造元素;而 resize() 会改变 size() 并调用默认构造函数。

c++ vector怎么预分配内存 c++ reserve函数提升性能技巧【优化】

直接说结论:用 reserve() 预分配内存,但别和 resize() 搞混——它只改容量不改大小,也不构造元素。

为什么 reserve() 能提升性能

vector 在插入过程中可能多次触发扩容:每次容量不够时,会申请新内存、拷贝旧元素、销毁旧对象。频繁扩容带来 O(n²) 的拷贝开销和额外的构造/析构调用。

reserve() 提前锁定足够大的连续内存块,后续 push_back()emplace_back() 就不会触发重新分配,直到容量再次不足。

  • 适用于「知道最终元素个数」的场景,比如读取文件行数、解析固定长度数据包
  • 对含非平凡构造函数的对象(如 std::string、自定义类)效果更明显
  • 不改变 size()operator[] 和迭代器仍只能访问已存在的元素

reserve()resize() 的关键区别

这是最常踩的坑:两个函数名字像,行为完全不同。

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  • reserve(n):确保 capacity() >= n;不新增元素,不调用任何构造函数
  • resize(n):强制让 size() == n;若 n > size(),会默认构造新元素(调用默认构造函数)
  • 调用 reserve(100) 后,size() 仍是 0,vec[0] 是未定义行为
  • 调用 resize(100) 后,size() 变成 100,所有新元素已构造完成

实际怎么用才不翻车

预分配不是“越多越好”,也不是“越早越好”。要结合使用模式判断:

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  • 如果后续全是 push_back(),且能预估总数(比如循环 1e6 次),就 vec.reserve(expected_count)
  • 如果后续要随机写入(如 vec[i] = x),必须先用 resize() 或配合 reserve() + push_back() 构造出位置
  • 避免在循环内反复调用 reserve(),它本身有开销;宁可略高估,也不要频繁重分配
  • 注意:reserve() 不会释放已有内存,想缩容得用 shrink_to_fit()(但它是非强制的)

示例:

std::vector lines;
lines.reserve(1000); // 预分配,但 lines.size() 还是 0
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
    lines.push_back(read_line()); // 此时不会 realloc,且每个 string 独立构造
}

容易被忽略的细节

reserve 对移动语义友好的类型(如 std::unique_ptrstd::string)收益稳定;但对 trivial 类型(如 int)影响较小,因为拷贝成本低——真正瓶颈往往在构造/析构逻辑上。

另外,某些 STL 实现(如 libstdc++)在 reserve(0) 或极小值时可能不释放内存,而 clear() + shrink_to_fit() 才能真正归零容量。

预分配这事,本质是用空间换时间,但前提是「你真的知道要多少」——盲目 reserve(1

https://www.php.cn/faq/2023844.html

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