std::vector 的擴容機制是 C++ 容器性能優化的一個核心點。它的判斷標準、行為特征和實現細節如下所示：

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? 一、vector 的核心結構

std::vector 內部維護三個指針：

begin   -> 指向數據起始位置
end     -> 指向當前已使用的元素末尾（size）
capacity_end -> 指向當前分配的內存末尾（capacity）

如果你繼續插入元素導致 end == capacity_end，即當前內存空間不夠，就會觸發擴容。

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? 二、什么時候觸發擴容？

擴容條件：

當 size() >= capacity() 時，再插入元素，就觸發擴容

也就是說：

vector.push_back(x);

如果此時元素個數 == 容量，就會 重新分配更大的內存空間 + 拷貝舊數據過去。

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? 三、擴容策略（增長規律）

不同編譯器略有不同，但通常是：

新容量 = 當前容量 * 1.5 ~ 2

例如：

• 初始容量為 0；
• 插入第一個元素后，可能擴為 1；
• 再插入一個元素，擴為 2；
• 再插入一個，擴為 4；
• 然后擴為 8、16、32…（指數增長）

這是為了避免頻繁 realloc（拷貝/移動），提高效率。

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? 四、如何手動控制擴容

1. reserve(n)：預留空間但不改變 size

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

2. resize(n)：修改 size（實際元素個數）

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

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? 五、擴容的代價與注意事項

• 重新分配內存（新的更大的空間）；
• 拷貝或移動舊元素到新空間；
• 舊空間釋放；
• 所以 vector 的地址在擴容后是可能變化的，原先的指針/引用會失效！

🔴 注意：不要在 vector 擴容后繼續使用原先的指針或引用！

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? 六、示例代碼演示

#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;
}

📌 輸出中你將看到：每隔幾次 push_back，capacity 就倍增一次。

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? 七、總結

項目	vector 行為說明
擴容時機	size >= capacity
擴容代價	重新分配內存 + 拷貝/移動舊元素
擴容策略	指數增長（一般為 1.5 或 2 倍）
控制擴容	reserve(n) 提前分配空間避免多次擴容
注意事項	擴容后地址可能變化，舊引用/指針可能失效

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