我是 C++ 新手，我在我的项目中使用向量类。我发现它非常有用，因为我可以拥有一个在必要时自动重新分配的数组（即，如果我想推回一个项目并且向量已达到其最大容量，它会重新分配自身，向操作系统请求更多内存空间），所以访问向量的元素非常快（它不像列表，要到达“第 n”个元素，我必须遍历“n”个第一个元素）。

I found 这个问题 https://stackoverflow.com/questions/8036474/allocating-vectors-memory-on-heap-or-stack非常有用，因为他们的答案完美地解释了如何“内存分配器”当我想将向量存储在堆/堆栈上时有效：

[1] vector<Type> vect;
[2] vector<Type> *vect = new vector<Type>;
[3] vector<Type*> vect;

然而，有一个疑问困扰了我一段时间，我找不到答案： 每当我构造一个向量并开始推动时a lot的项目，它会达到向量已满的时刻，因此要继续增长，需要重新分配，将自身复制到新位置，然后继续 Push_back 项目（显然，这种重新分配隐藏在类的实现中，所以是完全透明 to me)

好吧，如果我在堆上创建了向量 [2]，我可以毫不费力地想象可能会发生什么：类向量调用 malloc，获取新空间，然后将自身复制到新内存中，最后调用 free 删除旧内存。

然而，面纱掩盖了当我在堆栈上构造一个向量[1]：当向量必须重新分配时会发生什么？ AFAIK，每当在 C/C++ 上输入一个新函数时，计算机都会查看变量的声明，然后expand堆栈以获得放置这些变量所需的空间，但是当函数已经运行时，您无法在堆栈上分配更多空间。类向量是如何解决这个问题的呢？

你写了

[...]将自身复制到新位置[...]

这不是向量的工作方式。矢量数据被复制到新位置，而不是矢量本身。

我的回答应该能让您了解向量是如何设计的。

常见的 std::vector 布局*

注：std::allocator实际上很可能是一个空类并且std::vector可能不包含此类的实例。对于任意分配器来说，情况可能并非如此。

在大多数实现中，它由三个指针组成，其中

• begin指向堆上向量的数据内存的开头（如果不是则始终在堆上）nullptr)
• end指向矢量数据最后一个元素之后的一个内存位置 ->size() == end-begin
• capacity向量内存最后一个元素之后的内存位置上的点 ->capacity() == capacity-begin

堆栈上的向量

我们声明一个类型的变量std::vector<T,A> where T是任何类型并且A是一个分配器类型T (i.e. std::allocator<T>).

std::vector<T, A> vect1;

这在记忆中是什么样子的呢？

正如我们所看到的：堆上没有任何反应，但变量占用了堆栈上所有成员所需的内存。 它就在那里，并且会一直留在那里，直到vect1超出范围，因为vect1只是一个像任何其他类型的对象一样的对象double, int管他呢。无论它在堆上处理多少内存，它都会位于其堆栈位置并等待被销毁。

的指针vect1不要指向任何地方，因为向量是空的。

堆上的向量

现在我们需要一个指向向量的指针，并使用一些动态堆分配来创建向量。

std::vector<T, A> * vp = new std::vector<T, A>;

我们再看一下内存。

我们的 vp 变量在堆栈上，我们的向量现在在堆上。同样，向量本身不会在堆上移动，因为它的大小是恒定的。仅指针 (begin, end, capacity如果发生重新分配，则 ) 将移动到内存中的数据位置。让我们看一下。

将元素推入向量

现在我们可以开始将元素推入向量。让我们看看vect1.

T a;
vect1.push_back(a);

变量vect1仍然是原来的位置，但堆上的内存被分配来包含 的一个元素T.

如果我们再添加一个元素会发生什么？

vect1.push_back(a);

• 堆上为数据元素分配的空间是不够的（因为它只有一个内存位置）。
• 将为两个元素分配一个新的内存块
• 第一个元素将被复制/移动到新存储。
• 旧内存将被释放。

我们看到：新的内存位置不同了。

为了获得更多见解，让我们看看销毁最后一个元素时的情况。

vect1.pop_back();

分配的内存不会改变，但最后一个元素的析构函数将被调用，并且结束指针向下移动一个位置。

如你看到的：capacity() == capacity-begin == 2 while size() == end-begin == 1