首页 > 编程笔记 > C++笔记 阅读:242

C++ STL vector容量(capacity)和大小(size)的区别

很多初学者分不清楚 vector 容器的容量(capacity)和大小(size)之间的区别,甚至有人认为它们表达的是一个意思。本节将对 vector 容量和大小各自的含义做一个详细的介绍。

vector 容器的容量(用 capacity 表示),指的是在不分配更多内存的情况下,容器可以保存的最多元素个数;而 vector 容器的大小(用 size 表示),指的是它实际所包含的元素个数。

对于一个 vector 对象来说,通过该模板类提供的 capacity() 成员函数,可以获得当前容器的容量;通过 size() 成员函数,可以获得容器当前的大小。例如:
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
    std::vector<int>value{ 2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31,37,41,43,47 };
    value.reserve(20);
    cout << "value 容量是:" << value.capacity() << endl;
    cout << "value 大小是:" << value.size() << endl;
    return 0;
}
程序输出结果为:

value 容量是:20
value 大小是:15

结合该程序的输出结果,图 1 可以更好的说明 vector 容器容量和大小之间的关系。


图 1 vector 容量和大小的区别

显然,vector 容器的大小不能超出它的容量,在大小等于容量的基础上,只要增加一个元素,就必须分配更多的内存。注意,这里的“更多”并不是 1 个。换句话说,当 vector 容器的大小和容量相等时,如果再向其添加(或者插入)一个元素,vector 往往会申请多个存储空间,而不仅仅只申请 1 个。

一旦 vector 容器的内存被重新分配,则和 vector 容器中元素相关的所有引用、指针以及迭代器,都可能会失效,最稳妥的方法就是重新生成。

举个例子:
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
    vector<int>value{ 2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31,37,41,43,47 };
    cout << "value 容量是:" << value.capacity() << endl;
    cout << "value 大小是:" << value.size() << endl;
    printf("value首地址:%p\n", value.data());
    value.push_back(53);
    cout << "value 容量是(2):" << value.capacity() << endl;
    cout << "value 大小是(2):" << value.size() << endl;
    printf("value首地址: %p", value.data());
    return 0;
}
运行结果为:

value 容量是:15
value 大小是:15
value首地址:01254D40
value 容量是(2):22
value 大小是(2):16
value首地址: 01254E80

可以看到,向“已满”的 vector 容器再添加一个元素,整个 value 容器的存储位置发生了改变,同时 vector 会一次性申请多个存储空间(具体多少,取决于底层算法的实现)。这样做的好处是,可以很大程度上减少 vector 申请空间的次数,当后续再添加元素时,就可以节省申请空间耗费的时间。

因此,对于 vector 容器而言,当增加新的元素时,有可能很快完成(即直接存在预留空间中);也有可能会慢一些(扩容之后再放新元素)。

修改vector容器的容量和大小

另外,通过前面的学习我们知道,可以调用 reserve() 成员函数来增加容器的容量(但并不会改变存储元素的个数);而通过调用成员函数 resize() 可以改变容器的大小,并且该函数也可能会导致 vector 容器容量的增加。比如说:
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
    vector<int>value{ 2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31,37,41,43,47 };
    cout << "value 容量是:" << value.capacity() << endl;
    cout << "value 大小是:" << value.size() << endl;
    value.reserve(20);
    cout << "value 容量是(2):" << value.capacity() << endl;
    cout << "value 大小是(2):" << value.size() << endl;
    //将元素个数改变为 21 个,所以会增加 6 个默认初始化的元素
    value.resize(21);
    //将元素个数改变为 21 个,新增加的 6 个元素默认值为 99。
    //value.resize(21,99);
    //当需要减小容器的大小时,会移除多余的元素。
    //value.resize(20);
    cout << "value 容量是(3):" << value.capacity() << endl;
    cout << "value 大小是(3):" << value.size() << endl;
    return 0;
}
运行结果为:

value 容量是:15
value 大小是:15
value 容量是(2):20
value 大小是(2):15
value 容量是(3):30
value 大小是(3):21

程序中给出了关于 resize() 成员函数的 3 种不同的用法,有兴趣的读者可自行查看不同用法的运行结果。

可以看到,仅通过 reserve() 成员函数增加 value 容器的容量,其大小并没有改变;但通过 resize() 成员函数改变 value 容器的大小,它的容量可能会发生改变。另外需要注意的是,通过 resize() 成员函数减少容器的大小(多余的元素会直接被删除),不会影响容器的容量。

vector容器容量和大小的数据类型

在实际场景中,我们可能需要将容器的容量和大小保存在变量中,要知道 vector<T> 对象的容量和大小类型都是 vector<T>::size_type 类型。因此,当定义一个变量去保存这些值时,可以如下所示:
vector<int>::size_type cap = value.capacity();
vector<int>::size_type size = value.size();
size_type 类型是定义在由 vector 类模板生成的 vecotr 类中的,它表示的真实类型和操作系统有关,在 32 位架构下普遍表示的是 unsigned int 类型,而在 64 位架构下普通表示 unsigned long 类型。

当然,我们还可以使用 auto 关键字代替 vector<int>::size_type,比如:
auto cap = value.capacity();
auto size = value.size();

编程帮,一个分享编程知识的公众号。跟着站长一起学习,每天都有进步。

通俗易懂,深入浅出,一篇文章只讲一个知识点。

文章不深奥,不需要钻研,在公交、在地铁、在厕所都可以阅读,随时随地涨姿势。

文章不涉及代码,不烧脑细胞,人人都可以学习。

当你决定关注「编程帮」,你已然超越了90%的程序员!

编程帮二维码
微信扫描二维码关注