vector动态数组

动态数组就是由用户申请的一块连续的动态内存，封装了相关的操作接口之后就成了vector。

1、vector 动态数组 和 静态数组的区别？

维度	静态数组（C-style / std::array）	动态数组（std::vector）
内存位置	栈（或全局区）	堆
大小	编译期固定	运行期动态增长
扩容	不支持	自动扩容（2倍或1.5倍）
底层	连续内存块	连续内存块 + 三个指针

核心共性 ：两者都是连续内存，支持 O(1) 随机访问。

2、 vector 的三指针模型？

┌─────────────────────────────────────────┐
│  _M_start  →  指向首元素                 │
│  _M_finish →  指向最后一个元素的下一个位置  │
│  _M_end_of_storage →  指向分配内存的末尾   │
└─────────────────────────────────────────┘

  [a][b][c][d][ ][ ][ ][ ]  
   ↑           ↑           ↑
 start      finish    end_of_storage
        size=4      capacity=8

3、vector的扩容机制？

当调用push_back 函数插入元素，vector内存空间不足时，引发扩容机制。

（1）申请新的内存空间（一般是原内存空间的2倍，VS是1.5倍）。

（2）将原内存空间内的数据拷贝到新的内存空间。

（3）释放旧内存空间。

// 当 size == capacity，再 push_back 时：
void push_back(const T& val) {
    if (finish != end_of_storage) {
        // 有空间，直接构造
        construct(finish, val);
        ++finish;
    } else {
        // 没空间 → 扩容
        size_t new_capacity = (capacity() == 0) ? 1 : capacity() * 2; // GCC: 2倍; VS: 1.5倍
        T* new_start = allocate(new_capacity);
        
        // 把旧元素搬过去（浅拷贝 or 移动构造）
        for (size_t i = 0; i < size(); ++i) {
            new_start[i] = std::move(old_start[i]);
        }
        deallocate(old_start);  // 释放旧内存
        // 更新三个指针
    }
}

扩容时，所有指向元素的迭代器、指针和引用确实会全部失效。扩容时vector 会申请一块更大的新内存，将原有元素拷贝或移动到新内存中，然后释放旧内存。任何指向旧内存的"地址"都成了悬垂指针，继续使用将导致未定义行为。即使没有触发扩容push_back 等操作也会使 end() 迭代器失效。例如：

std::vector<int> v;
v.reserve(10);          // 预留空间，capacity = 10
auto it = v.end();      // 指向末尾（此时末尾是begin）
v.push_back(1);         // 未扩容，size 从 0 变 1
// it 仍然指向"末尾"，但现在末尾已经变成元素1之后了
// 实际上 it 已失效，不能再用它去访问元素1

4、vector 的 push_back 和 emplace_back 区别？

v.push_back(MyClass(1, 2));   // 构造临时对象 → 拷贝/移动进 vector
v.emplace_back(1, 2);         // 直接在 vector 内存里构造，零拷贝

push_back（）它会先创建一个临时 MyClass 对象（在栈上或寄存器中）。 然后将这个临时对象移动或拷贝到 vector 中（默认会先进行移动，对象不支持移动构造时触发拷贝，如果连拷贝构造也不支持，那么就会编译失败）。

5、vector 扩容后迭代器为什么失效？

扩容会重新分配内存并把旧内存的元素搬过去，旧内存被释放。原来指向旧地址的迭代器/指针就变成了悬空指针，访问会产生未定义行为报错。

vector<int> v = {1, 2, 3};
auto it = v.begin();
v.push_back(4);  // 可能扩容
// it 此时已失效！不能再使用

6、reserve 和 resize 的区别？

	reserve(n)	resize(n)
改变 size	❌ 不改变	✅ 改变
改变 capacity	✅ 可能增大	✅ 可能增大
构造元素	❌ 不构造	✅ 构造 n 个元素
用途	预分配，避免扩容	改变实际元素个数

vector<int> v;
v.reserve(100);  // capacity=100, size=0, 没有元素
v.resize(100);   // capacity=100, size=100, 100个0

7、vector 底层是连续内存，怎么证明？

// 1. &v[i+1] - &v[i] == 1，地址连续
// 2. vector 可以兼容 C 接口：&v[0] 或 v.data()
void c_func(int* arr, size_t n);
c_func(v.data(), v.size());  // 可以直接传

8、为什么 vector 的 operator\[\] 不检查越界，at() 会？

v[10];    // 不检查，越界 → 未定义行为，但快
v.at(10); // 抛 std::out_of_range 异常，安全

追求零开销抽象（和 C 数组一致），at() 提供安全版本。面试时可以补充：自己写库代码用 at()，写性能敏感代码用 。

9、vector 内存什么时候释放？clear() 会释放吗？

clear() 只析构元素，不改变 capacity，内存不释放

shrink_to_fit() 请求缩减到 size（但标准说"请求"，执行可能会不成功，执行原理是重新申请一块新内存，然后将旧数据拷贝过去，再）

真正释放：vector 析构时，或 vector<T>().swap(v) 这个经典技巧