resize()和reserve()的不同

<think>好的，用户现在问的是C++中`resize()`和`reserve()`的不同。之前他们要求详细讲解vector的用法，我已经给出了一个比较全面的回答，其中在容量操作部分提到了`reserve()`和`shrink_to_fit()`，在添加元素部分提到了`push_back`和`emplace_back`，但没有详细展开`resize()`和`reserve()`的区别。现在用户可能是在实际使用中遇到了问题，或者想更深入理解这两个函数的不同应用场景。 首先，我需要回顾这两个函数的定义和作用。`reserve()`是用来预留空间，改变的是vector的容量（capacity），但不改变其大小（size）。也就是说，它只是预先分配内存，避免多次扩容带来的开销。而`resize()`则会改变vector的大小，可能会增加或减少元素数量，并可能调用元素的构造函数或析构函数。 接下来要考虑用户可能的疑惑点。他们可能知道两者都涉及内存分配，但不太清楚具体区别，或者什么时候该用哪一个。比如，如果用户想预先分配内存以提高性能，应该用`reserve()`；而如果想调整元素的数量，比如初始化一定数量的默认元素，应该用`resize()`。 还需要注意一些常见的误区。例如，使用`reserve()`后，直接通过下标访问元素是否安全？答案是不安全，因为`reserve()`只影响容量，不改变大小，所以size还是原来的，下标访问超出当前size会导致未定义行为。而`resize()`会改变size，此时可以安全地访问新调整后的范围内的元素。 另外，是否需要考虑元素初始化的问题。`resize(n)`如果n大于当前size，新增的元素会被默认初始化，而`reserve(n)`不会创建新元素，只是分配内存。这时候如果用户误用了`reserve()`来调整大小，可能导致后续操作出现越界错误。 还要举例子说明两者的不同。比如，使用`reserve(100)`后，size还是0，必须用`push_back`或`emplace_back`来添加元素，而`resize(100)`后，size变为100，可以直接访问前100个元素，但已经存在的元素可能会被默认构造，这可能影响性能或逻辑。 可能还需要提到两者的时间复杂度。`reserve()`的时间复杂度取决于是否需要重新分配内存，而`resize()`如果增加元素数量，可能需要构造新元素，时间复杂度是线性的。此外，当减少大小时，`resize()`会析构多余的元素，而`reserve()`在缩小容量时可能需要用`shrink_to_fit()`，但这只是一个请求，不一定保证。 最后，总结两者的主要区别：`reserve()`影响容量不影响元素数量，用于优化内存分配；`resize()`改变元素数量，可能影响容量，并会构造或析构元素。用户需要根据具体需求选择使用哪一个。</think>以下是对C++中`vector::resize()`和`vector::reserve()`的详细对比： --- ### 核心区别总结 | **特性** | `resize(n)` | `reserve(n)` | |--------------------|------------------------------|-------------------------------| | **作用对象** | 改变元素数量（size） | 改变内存容量（capacity） | | **元素初始化** | 新增元素会默认初始化 | 不创建/初始化任何元素 | | **内存分配** | 可能触发内存重新分配 | 仅在需求容量>当前容量时分配 | | **元素销毁** | 缩小size时析构多余元素 | 不影响现有元素 | | **典型用途** | 调整实际存储元素数量 | 预分配内存避免重复扩容 | --- ### 一、`resize()`详解 #### 语法 ```cpp void resize(size_type n); void resize(size_type n, const value_type& val); // 指定初始化值 ``` #### 行为示例 ```cpp vector<int> v = {1, 2, 3}; v.resize(5); // size变为5，新增元素默认初始化为0 // 此时v = {1, 2, 3, 0, 0} v.resize(3); // 删除最后两个元素，size=3 // 此时v = {1, 2, 3} v.resize(4, 99); // 添加一个元素99，size=4 // 此时v = {1, 2, 3, 99} ``` #### 关键特性 - 当n > size时： $$\text{新增} \ (n - size) \ \text{个元素（默认构造或复制val）}$$ - 当n < size时： $$\text{销毁最后} \ (size - n) \ \text{个元素}$$ - 时间复杂度：$O(|n - size|)$ --- ### 二、`reserve()`详解 #### 语法 ```cpp void reserve(size_type n); ``` #### 行为示例 ```cpp vector<int> v; v.reserve(100); // capacity≥100，size仍为0 v.push_back(10); // size=1，capacity保持≥100 ``` #### 关键特性 - 仅保证`capacity() ≥ n` $$\text{实际分配容量可能比n大（由实现决定）}$$ - 不改变`size()` $$\text{不会创建或销毁任何元素}$$ - 时间复杂度： - 若n > capacity：$O(n)$（需要重新分配内存） - 否则：$O(1)$ --- ### 三、对比实验验证 ```cpp vector<int> v; cout << "初始状态: " << "size=" << v.size() // 0 << ", capacity=" << v.capacity() << endl; // 0 v.reserve(100); cout << "reserve(100)后: " << "size=" << v.size() // 0 << ", capacity=" << v.capacity() << endl; // ≥100 v.resize(5); cout << "resize(5)后: " << "size=" << v.size() // 5 << ", capacity=" << v.capacity() << endl; // ≥100（未触发扩容） v.resize(200); cout << "resize(200)后: " << "size=" << v.size() // 200 << ", capacity=" << v.capacity() << endl; // ≥200（触发扩容） ``` --- ### 四、典型使用场景 #### 使用`reserve()`的情况 ```cpp // 已知要存储10000个元素时 vector<Data> bigArray; bigArray.reserve(10000); // 避免多次扩容 for (int i=0; i<10000; ++i) { bigArray.emplace_back(...); // 高效插入 } ``` #### 使用`resize()`的情况 ```cpp // 创建固定大小的矩阵 vector<vector<double>> matrix(100); for (auto& row : matrix) { row.resize(100, 0.0); // 初始化100x100的零矩阵 } ``` --- ### 五、易错点警示 1. **越界访问**： ```cpp vector<int> v; v.reserve(10); v[5] = 1; // 危险！size=0，下标访问非法 ``` 2. **性能陷阱**： ```cpp vector<string> names; names.resize(1e6); // 立即构造100万个空字符串 // 不如用reserve()+emplace_back逐步添加 ``` 3. **与`shrink_to_fit()`的配合**： ```cpp v.resize(10); v.shrink_to_fit(); // 请求释放多余内存 // 但capacity可能仍≥10（非强制） ``` --- ### 六、总结选择策略 - 需要**预分配内存** → `reserve()` - 需要**立即使用下标访问** → `resize()` - 需要**批量初始化默认值** → `resize(n, val)` - 需要**保持最小内存占用** → `resize()` + `shrink_to_fit()`