C++ vector reserve有什么用 C++预分配内存避免多次扩容详解【性能】

reserve不改变size只提升capacity，预分配内存但不构造元素；需用resize或push_back填充，避免越界访问。

reserve 不改变 size，只影响 capacity

reserve 的作用是提前为 std::vector 的内部缓冲区申请足够内存，但它**不会构造任何元素**，也不会改变 vector::size()。调用后 size() 仍为 0（或原有值），但 capacity() 至少达到你指定的数值。

常见误用是以为 reserve(n) 后就能直接访问 v[0] 到 v[n-1] —— 这会越界，因为这些位置还没被构造。真正要“占位”，得用 resize(n) 或配合 push_back。

• 只预分配：用 reserve，后续靠 push_back 增长
• 需要默认初始化元素：用 resize(n)
• 既要空间又要自定义初值：用 resize(n, value)

为什么多次 push_back 会慢？看扩容机制

当 vector 容量不足时，push_back 触发扩容：分配新内存 → 逐个移动/拷贝旧元素 → 释放旧内存。移动成本取决于元素类型（如含深拷贝的类开销大），且每次扩容通常按 1.5× 或 2× 增长，导致早期频繁小扩容（比如从 1→2→4→8…）。

假设你要塞 1000 个 std::string，不 reserve 可能触发 10+ 次重新分配；而 v.reserve(1000) 后，所有 push_back 都在原内存完成，零移动。

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注意：reserve 本身也有开销（一次 malloc + 构造预留空间的元数据），但它是一次性成本，远小于多次 realloc + copy 的叠加。

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reserve 的实际使用时机和坑

最值得用 reserve 的场景，是你**明确知道最终元素数量**，且会连续插入（如读文件、解析数组、批量生成）。

• ✅ 推荐：读取 N 行文本前 v.reserve(N)，再循环 push_back(line)
• ✅ 推荐：计算出结果数量后，先 reserve 再填充（比如图算法中预估邻接表大小）
• ❌ 不推荐：循环中每次 reserve(i) —— 这反而引发更多分配
• ⚠️ 注意：reserve(0) 不释放内存（C++11 起标准不保证），想缩容得用 shrink_to_fit()，但它是非强制的
• ⚠️ 注意：对小对象（如 int）优化效果可能被编译器内联/向量化掩盖，但对非 POD 类型（如 std::vector<:string>）收益显著

对比 resize 和 reserve 的行为差异

这是最容易混淆的点。resize(n) 会让 size() == n，并确保前 n 个元素存在（默认构造或按值填充）；reserve(n) 只保证 capacity() >= n，size() 完全不变。

示例：

std::vector v;
v.reserve(10); // capacity ≥ 10, size == 0
v.push_back("hello"); // OK，现在 size == 1，仍在预留空间内
// v[5] = "world"; // ❌ 越界！v.size() 是 1，不是 10

v.resize(10, "default"); // 现在 size == 10，capacity ≥ 10，v[5] 可写

如果你只是要填满一个已知大小的容器，resize 更直接；如果你要高效追加、且初始为空，reserve + push_back 是更轻量的选择。

真正关键的不是“该不该用”，而是理解 size 和 capacity 的分离设计 —— 这个分离正是 reserve 存在的理由，也是它容易被误用的根源。