C++ string预留内存的原理及实现

C++中的字符串类std::string在使用时会动态分配内存来存储字符串的内容。为了提高程序的性能，可以使用reserve()函数来预留一定大小的内存空间，避免频繁的内存分配和释放操作。

预留内存的原理是在字符串对象内部维护两个变量：字符串的长度和分配的内存空间大小。当调用reserve()函数时，会根据传入的参数来调整分配的内存空间大小，但不会改变字符串的长度。这样在接下来的操作中，如果字符串的长度没有超过预留的内存空间，就不会触发重新分配内存的操作，从而提高程序的性能。

以下是一个简单的示例代码，演示如何使用reserve()函数预留内存：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str;
    str.reserve(100); // 预留100个字节的内存空间

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        str += "Hello, world!"; // 每次追加字符串
        std::cout << "Length: " << str.length() << " Capacity: " << str.capacity() << std::endl;
    }

    return 0;
}

在上面的示例中，我们使用reserve()函数预留了100个字节的内存空间，然后通过循环追加了10次字符串。每次追加后，我们输出字符串的长度和分配的内存空间大小。可以看到，随着追加的次数增加，字符串的长度增加，但分配的内存空间大小并没有发生改变，这是因为预留的内存空间足够存储所有的字符串内容，不需要重新分配内存。这样就提高了程序的性能。

总的来说，使用reserve()函数预留内存空间可以避免频繁的内存分配和释放操作，提高程序的性能。