【底层机制】【C++】vector 为什么等到满了才扩容而不是提前扩容？

这是一个非常深刻的问题，直指C++哲学的核心——“不为不必要的操作付出代价”（Zero-overhead Principle）。std::vector选择“惰性扩容”（lazy expansion），即等到容量已满时才扩容，而不是提前扩容，是基于对性能、资源利用和控制权三方面的深度考量。

简单来说，提前扩容是一种“猜测”，而等到满时才扩容是一种“响应”。C++标准库的设计倾向于将控制权交给程序员，而不是自作主张地进行可能浪费的猜测。

以下是详细的原因分析：

1. 避免不必要的性能开销（性能考量）

内存分配（malloc / new）是程序中非常昂贵的操作之一。它不仅仅是从操作系统申请一块内存，还可能涉及：

• 在堆内存中寻找足够大的连续空闲块。
• 可能触发系统调用（如brk或sbrk）。
• 更新内存管理器的内部数据结构。

如果vector提前扩容（例如，在容量达到75%时就扩容），那么可能会出现一种情况：分配了新的更大的内存块，迁移了所有元素，释放了旧内存块，但之后用户却不再添加任何新元素。

这意味着你白白付出了一次昂贵的内存分配和元素迁移的成本，却没有换来任何收益。对于性能至上的C++来说，这种“无谓的开销”是不可接受的。

“满时才扩容”策略确保每一次昂贵的扩容操作都是为了满足一个明确的、即时的需求（push_back一个的新元素），从而避免了任何浪费的扩容。

2. 最大化内存利用率（资源考量）

C++被用于资源受限的环境，如嵌入式系统、游戏引擎、高频交易等，每一字节的内存都至关重要。

提前扩容会直接导致内存利用率降低。例如，一个容量为1