内存管理
std::vector：
std::vector 是动态数组，其内存管理由容器自动处理。它会在需要时自动分配和释放内存，当元素数量增加超过当前容量时，会重新分配更大的内存块，并将原数据复制过去。例如：
#include <vector>
std::vector<int> vec;
vec.push_back(1); // 此时vec可能分配一个较小容量的内存块
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
vec.push_back(i); // 随着元素增加，vec可能多次重新分配内存
}
- 析构时，`std::vector` 会自动释放其占用的所有内存。
- 普通数组：
- 普通数组的内存分配是静态的（在栈上分配）或由程序员手动使用
new[]（在堆上分配）。例如：
int arr1[10]; // 栈上分配固定大小为10的数组
int* arr2 = new int[10]; // 堆上分配大小为10的数组
- 使用 `new[]` 分配的数组需要手动使用 `delete[]` 释放内存，否则会导致内存泄漏。例如：
delete[] arr2;
访问效率
std::vector：
std::vector 支持随机访问，通过下标操作符 [] 或 at() 成员函数访问元素，其时间复杂度为 $O(1)$。因为 std::vector 在内存中是连续存储的，与普通数组类似，CPU 的缓存机制可以有效提高访问效率。例如：
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
int value = vec[2]; // 高效访问
- 普通数组：
- 普通数组同样支持随机访问，通过下标操作符
[] 访问元素，时间复杂度也是 $O(1)$。由于其内存连续性，访问效率与 std::vector 相当。例如：
int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int value = arr[2]; // 高效访问
插入删除操作
std::vector：
- 在
std::vector 的末尾插入（push_back）或删除（pop_back）元素的时间复杂度为 $O(1)$（不考虑内存重新分配）。但如果在中间或开头插入删除元素，需要移动大量元素，时间复杂度为 $O(n)$。例如：
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
vec.insert(vec.begin() + 2, 10); // 在索引2处插入10，后面元素需依次后移
- 普通数组：
- 普通数组本身没有内置的插入删除操作。如果要在数组中间插入或删除元素，需要手动移动元素，时间复杂度为 $O(n)$。例如，在数组
arr 的索引 index 处插入元素 element：
int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int newArr[6];
int index = 2;
int element = 10;
for (int i = 0; i < index; ++i) {
newArr[i] = arr[i];
}
newArr[index] = element;
for (int i = index; i < 5; ++i) {
newArr[i + 1] = arr[i];
}
实际场景分析
- 使用
std::vector 更优的场景：
- 数据量动态变化：例如在实现一个日志系统，日志条数不确定，随着程序运行不断增加。使用
std::vector 可以方便地动态添加日志记录，无需手动管理内存。
- 需要频繁在末尾插入删除元素：如实现一个简单的栈结构，
std::vector 的 push_back 和 pop_back 操作非常适合这种场景。
- 使用普通数组更合适的场景：
- 数据量固定且已知：例如存储一个图像的像素数据，图像分辨率固定，使用普通数组可以在栈上分配内存，效率较高且无需担心动态内存分配的开销。
- 对内存布局有严格要求：在一些底层开发，如嵌入式系统中，对内存地址和布局有严格要求，普通数组可以更精确地控制内存。
