C++ vector 扩容时到底发生了什么？
std::vector 是 C++ STL 中最常用、最强大的动态数组容器之一，它支持自动增长大小，但你有没有思考过：
当我们不断
push_back()，vector 到底是如何“变大”的？是原地追加？还是整体搬家？
这篇文章带你深入理解：vector 扩容时，底层到底发生了什么？
一、vector 是什么？
简单来说，std::vector 就是一个 自动扩容的数组，它管理着一段连续的堆内存，其核心数据结构大致如下：
template<typename T>
class vector {T* _data; // 指向数组起始地址size_t _size; // 当前元素个数size_t _capacity; // 当前分配的容量
};
二、push_back 是怎么插入元素的？
当我们调用：
std::vector<int> v;
v.push_back(42);
执行流程如下：
检查当前 size 是否小于 capacity
是：在末尾插入新元素
否：触发扩容
三、vector 扩容时做了哪些事？
真实发生的步骤：
当 capacity 不够时，vector 会：
1. 分配一块新的、更大的内存（通常是原容量的2倍）
2. 将旧数据“拷贝”或“移动”到新内存中
3. 析构旧元素（如果是对象）
4. 释放原来的内存
5. 插入新元素
不是在原地追加，而是“整体搬家”
代码示例：打印容量变化
#include <iostream>
#include <vector>int main() {std::vector<int> v;for (int i = 0; i < 10; ++i) {std::cout << "Before push_back(" << i << ") ";std::cout << "size: " << v.size() << ", capacity: " << v.capacity() << '\n';v.push_back(i);}
}
输出示例（不同IDE输出不同）：
Before push_back(0) size: 0, capacity: 0
Before push_back(1) size: 1, capacity: 1
Before push_back(2) size: 2, capacity: 2
Before push_back(3) size: 3, capacity: 4
Before push_back(5) size: 5, capacity: 8
...
说明：
容量是 跳跃式增长 的
每次超过容量都会触发整体搬迁（拷贝/移动）
所以扩容是很昂贵的操作，特别是元素很多或类型复杂时
当 vector ”搬家“时，它尝试使用：
✅ 移动构造函数（如果存在且
noexcept）→ 更快；❌ 否则使用 拷贝构造函数 → 更慢；
因此，如果你自定义了类并希望它和 vector 搭配高效使用，请提供移动构造函数并标记为 noexcept。
因为每次扩容都要搬所有元素，所以：
如果你知道 vector 大概需要多少元素，建议提前调用
v.reserve(n);来减少扩容次数。
std::vector<int> v;
v.reserve(1000); // 预分配1000个容量，避免多次扩容
这是性能优化常用手段，尤其适合：
你提前知道大概元素个数
要插入很多元素
类型比较复杂（移动/拷贝成本高）