std::vector 的扩容机制是 C++ 容器性能优化的一个核心点。它的判断标准、行为特征和实现细节如下所示：

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✅ 一、vector 的核心结构

std::vector 内部维护三个指针：

begin   -> 指向数据起始位置
end     -> 指向当前已使用的元素末尾（size）
capacity_end -> 指向当前分配的内存末尾（capacity）

如果你继续插入元素导致 end == capacity_end，即当前内存空间不够，就会触发扩容。

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✅ 二、什么时候触发扩容？

扩容条件：

当 size() >= capacity() 时，再插入元素，就触发扩容

也就是说：

vector.push_back(x);

如果此时元素个数 == 容量，就会 重新分配更大的内存空间 + 拷贝旧数据过去。

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✅ 三、扩容策略（增长规律）

不同编译器略有不同，但通常是：

新容量 = 当前容量 * 1.5 ~ 2

例如：

• 初始容量为 0；
• 插入第一个元素后，可能扩为 1；
• 再插入一个元素，扩为 2；
• 再插入一个，扩为 4；
• 然后扩为 8、16、32…（指数增长）

这是为了避免频繁 realloc（拷贝/移动），提高效率。

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✅ 四、如何手动控制扩容

1. reserve(n)：预留空间但不改变 size

std::vector<int> vec;
vec.reserve(1000);  // 分配容量至少为 1000，避免中途多次扩容

2. resize(n)：修改 size（实际元素个数）

vec.resize(100);  // 改变 vector 的 size，会初始化新元素

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✅ 五、扩容的代价与注意事项

• 重新分配内存（新的更大的空间）；
• 拷贝或移动旧元素到新空间；
• 旧空间释放；
• 所以 vector 的地址在扩容后是可能变化的，原先的指针/引用会失效！

🔴 注意：不要在 vector 扩容后继续使用原先的指针或引用！

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✅ 六、示例代码演示

#include <iostream>
#include <vector>int main() {std::vector<int> v;std::cout << "初始 capacity: " << v.capacity() << "\n";for (int i = 0; i < 20; ++i) {v.push_back(i);std::cout << "插入 " << i << ", size: " << v.size() << ", capacity: " << v.capacity() << "\n";}return 0;
}

📌 输出中你将看到：每隔几次 push_back，capacity 就倍增一次。

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✅ 七、总结

项目	vector 行为说明
扩容时机	size >= capacity
扩容代价	重新分配内存 + 拷贝/移动旧元素
扩容策略	指数增长（一般为 1.5 或 2 倍）
控制扩容	reserve(n) 提前分配空间避免多次扩容
注意事项	扩容后地址可能变化，旧引用/指针可能失效

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