在C++ STL中，vector 是最常用的一种序列式容器，它封装了动态数组，能够自动管理内存，支持快速随机访问，并且可以在尾部高效地插入和删除元素。本文将详细介绍 vector 的基本使用方法、常用函数以及其背后的扩容机制。
vector 基本定义与初始化
要使用 vector，需要包含头文件
#include
常见初始化方式包括：
- 空容器：
std::vector<int> vec;</int> - 指定大小：
std::vector<int> vec(5);</int>（创建5个默认值为0的int） - 指定大小和初始值：
std::vector<int> vec(5, 10);</int>（5个10） - 用另一个容器初始化：
std::vector<int> vec2(vec1);</int> - 用初始化列表（C++11）：
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4};</int>
常用成员函数详解
vector 提供了丰富的接口来操作数据，以下是开发中最常使用的函数：
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1. 元素访问
-
vec[i]：直接访问第 i 个元素，不检查越界 -
vec.at(i)：访问第 i 个元素，会做越界检查，越界抛出std::out_of_range -
vec.front()：返回第一个元素 -
vec.back()：返回最后一个元素 -
vec.data()：返回指向内部数组首元素的指针，可用于 C 风格接口
2. 容量相关
-
vec.size()：当前元素个数 -
vec.empty()：判断是否为空，比size() == 0更推荐 -
vec.capacity()：当前分配的存储空间能容纳多少元素 -
vec.resize(n)：调整大小，若 n > size 则补默认值；n -
vec.reserve(n)：预分配至少 n 个元素的空间，避免频繁扩容 -
vec.shrink_to_fit()：请求释放未使用的内存（C++11）
3. 修改操作
-
vec.push_back(x)：尾部插入一个元素 -
vec.pop_back()：删除最后一个元素 -
vec.insert(it, x)：在迭代器 it 指向位置前插入元素 x -
vec.erase(it)：删除 it 指向的元素，或删除区间 [first, last) -
vec.clear()：清空所有元素 -
vec.swap(another_vec)：与另一个 vector 交换内容，常数时间
vector 扩容机制解析
vector 的底层是一段连续的内存空间。当插入元素导致当前容量不足时，会触发扩容机制。
扩容过程如下：
- 申请一块更大的内存空间（通常是原容量的 1.5 倍或 2 倍，具体由编译器实现决定）
- 将原有元素逐个拷贝或移动到新空间
- 释放旧内存
- 更新内部指针指向新内存
不同编译器策略略有差异：
- GCC（libstdc++）通常以 2 倍扩容
- MSVC 和 Clang（libc++）可能采用 1.5 倍增长策略，更节省内存
扩容是昂贵的操作，应尽量避免频繁发生。建议：
- 如果能预估元素数量，提前调用
reserve() - 避免在循环中不断 push_back 而不 reserve
例如：
std::vector
vec.reserve(1000); // 预分配空间
for (int i = 0; i vec.push_back(i);
}
这样可确保只分配一次内存，效率更高。
迭代器失效问题
由于扩容会改变内存地址，所有指向 vector 的迭代器、指针、引用在扩容后都会失效。
- insert / push_back 导致扩容：所有迭代器失效
- erase 删除元素：被删元素及之后的迭代器失效
- pop_back：尾部迭代器失效
编程时需注意避免使用已失效的迭代器，否则行为未定义。
性能特点与适用场景
vector 的优势：
- 支持 O(1) 随机访问
- 内存连续，缓存友好
- 尾插尾删效率高（摊销 O(1)）
- 与 C 数组兼容性好
不适合的场景：
- 频繁在中间插入/删除（需移动大量元素）
- 需要保证指针长期有效（扩容会失效）
对于这类需求，可考虑 list 或 deque。
基本上就这些。掌握 vector 的使用和原理，是 C++ 开发的基础能力。