在C++标准库中，std::vector是一种动态数组容器，它能够在运行时动态地增加或减少元素数量。为了保证操作的效率，std::vector在内部使用了一段连续的内存空间来存储元素。然而，随着元素的不断加入，这段内存空间可能会变得不足，这时std::vector就需要进行扩容操作，即分配一块更大的内存空间，并将原有的元素复制到新的空间中。
扩容策略
std::vector的扩容策略通常涉及以下几个关键点：
当前大小（
size）与容量（capacity）：
size表示std::vector当前存储的元素数量。capacity表示std::vector在不分配新内存的情况下能够存储的元素的最大数量。
扩容阈值：当std::vector的大小达到其容量的某个阈值时（通常是容量减一，因为std::vector允许在末尾添加一个元素而不立即扩容），就需要考虑扩容。
扩容倍数：扩容时，新的容量通常是当前容量的某个倍数（如2倍），这样可以在一定程度上减少扩容操作的频率，从而提高性能。然而，不同的编译器和标准库实现可能会有不同的扩容策略。
分配器（Allocator）：std::vector使用分配器来管理内存。在扩容时，分配器负责分配新的内存空间，并在必要时释放旧的空间。
实现机制
以下是一个简化的std::vector扩容机制的示例，它展示了如何在达到容量阈值时触发扩容操作：
#include <iostream>
#include <algorithm> // for std::copy
template<typename T>
class MyVector {
private:
T* data; // 指向动态分配数组的指针
size_t size; // 当前元素数量
size_t capacity; // 当前容量
// 扩容函数
void resize(size_t newCapacity) {
if (newCapacity <= capacity) return; // 不需要扩容
T* newData = new T[newCapacity]; // 分配新的内存空间
std::copy(data, data + size, newData); // 复制元素到新的空间中
delete[] data; // 释放旧的内存空间
data = newData;
capacity = newCapacity;
std::cout << "Resized to capacity: " << capacity << "\n";
}
public:
MyVector(size_t initialCapacity = 4)
: data(new T[initialCapacity]), size(0), capacity(initialCapacity) {}
~MyVector() {
delete[] data;
}
void push_back(const T& value) {
if (size == capacity) {
// 当达到容量阈值时，扩容（这里简单使用2倍扩容策略）
resize(capacity * 2);
}
data[size++] = value;
}
size_t getSize() const {
return size;
}
size_t getCapacity() const {
return capacity;
}
// 其他成员函数...
};
int main() {
MyVector<int> vec;
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
vec.push_back(i);
}
std::cout << "Size: " << vec.getSize() << ", Capacity: " << vec.getCapacity() << "\n";
return 0;
}
分析
在这个示例中， MyVector类模拟了std::vector的部分行为，包括动态内存分配、扩容和元素添加。当调用 push_back方法向MyVector中添加元素时，如果当前大小达到了容量阈值，就会触发扩容操作。扩容操作通过 resize方法实现，它分配了一块新的内存空间，并将原有元素复制到新的空间中，然后释放旧的内存空间。扩容后的新容量是原容量的2倍（这里是一个简单的扩容策略，实际实现中可能会有所不同）。
需要注意的是，这个示例是为了说明std::vector的扩容机制而简化的。在实际的标准库实现中，std::vector的扩容策略可能会更加复杂和高效，包括考虑内存对齐、分配器接口的使用以及可能的优化策略（如小内存池、过度分配等）。
