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。

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() 或 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() 和 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：

• 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_ptr、std::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