C++中的std::vector::reserve和resize的区别?(预留空间与修改大小)

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reserve 只改变 capacity 不改变 size;调用后不能通过下标访问新预留位置,否则越界;resize(n,val)才真正增加 size 并允许安全访问 [0,n) 下标。

C++ 中的 std::vector::reserve 和 resize 的区别?(预留空间与修改大小)

reserve 只改变容量,不改变 size

reserve 的作用是提前为 std::vector 分配足够大的内存块,避免后续多次 push_back 触发扩容重分配。它只影响 capacity(),对 size() 完全没影响——也就是说,调用后你仍然不能通过下标访问新预留的位置,vector 里还是原来那些元素。

常见错误是以为 reserve(10) 后就能写 v[5] = 42,结果触发越界访问(未定义行为)。

  • reserve(n):确保 capacity()>= n;若当前 capacity(),则重新分配内存,但不构造新元素
  • 调用前后 size() 不变,所有已有元素位置不变(迭代器不失效,除非发生重分配)
  • 适用于已知将要插入大量元素的场景,比如循环前预估总数

resize 改变 size,可能也改变 capacity

resize 是真正“修改容器大小”的操作:它调整 size(),并按需构造或销毁元素。如果新大小大于当前 size(),会默认构造新增元素(或用指定值填充);如果更小,则析构尾部多余元素。

它不保证扩容,但如果新 size() 超过当前 capacity(),底层仍会触发一次 reserve 式的内存分配(并构造新元素)。

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  • resize(n):使 size() == n;若 n > size(),追加 n - size() 个默认构造对象
  • resize(n, val):追加 n - size() 个值为 val 的副本
  • 调用后可安全访问 [0, n) 范围内任意下标(只要 n)
  • 频繁 resize 小步增长(如每次 +1)性能差,因可能反复分配 + 拷贝

为什么不能用 reserve 替代 resize 来“初始化空间”

因为 reserve 不调用任何元素的构造函数,内存只是被分配、未被初始化。此时 vectordata() 指针所指区域是“原始内存”,直接读写 operator[]at() 会访问未构造对象,属于未定义行为。

例如:

std::vector v; v.reserve(5); // ❌ 错误:v[0] 访问未构造的 std::string 对象 // ✅ 正确:先 resize,再赋值,或用 insert/emplace_back
  • 内置类型(如 int)看似能写,但仍是未定义行为(C++20 起明确禁止)
  • std::vector 是特化,reserve 行为更复杂,不建议依赖
  • 想预分配 + 初始化,应直接 resize(n)assign(n, val)

实际组合使用的典型模式

高频场景是“先 reserve 预估总量,再循环 push_back”,兼顾效率与语义清晰。比如从文件读取不确定数量的记录:

std::vector records; records.reserve(expected_count); // 避免中间多次 realloc for (auto& line : lines) {records.push_back(parse(line)); // 构造并添加,不额外拷贝 }

注意:如果 expected_count 严重低估,仍会发生扩容;高估则浪费内存但无副作用。而 resize 在这种场景下会导致构造大量无用临时对象,再逐个赋值,开销更大。

真正需要“固定大小 + 可随机写入”的场合(如图像缓冲区),通常更适合用 std::array 或裸 new[] + RAII 封装,而非 vector

星耀云
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