C++中string扩容机制揭秘

在 C++ 中，std::string 类使用动态数组来存储字符串数据。当字符串的长度增加时，std::string 会自动扩容其内部数组以容纳更多的字符。下面是 C++ std::string 的扩容机制揭秘：

1. 初始容量

std::string 对象在创建时，会分配一个默认大小的初始容量。这个默认大小取决于实现和平台，但通常是 16 或 32 字节。

2. 扩容策略

当 std::string 需要存储更多字符时，它会按照一定的策略来增加内部数组的大小。通常，扩容策略如下：

• 倍数扩容：新的容量通常是当前容量的两倍。这种策略的优点是内存使用较为高效，因为每次扩容都会分配更大的内存块，而不是逐个添加字符。然而，这可能导致过多的内存碎片。
• 最小扩容：新的容量至少会增加一定的量，例如 8 字节。这种策略的优点是减少了内存碎片，但可能导致内存使用不够高效。

具体的扩容策略取决于 C++ 标准库的实现。你可以查阅你所使用的 C++ 标准库的文档以获取更详细的信息。

3. 扩容操作

当 std::string 需要扩容时，它会分配一个新的内存块，将旧数组中的字符复制到新数组中，然后释放旧数组的内存。这个过程可以通过调用 std::string 的 reserve() 成员函数来手动触发，以便更好地控制内存分配。

4. 示例

下面是一个简单的示例，展示了 std::string 的扩容过程：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string s = "Hello";
    std::cout << "Initial capacity: " << s.capacity() << std::endl;

    for (int i = 5; i <= 20; ++i) {
        s += "a";
        std::cout << "Length: " << s.length() << ", Capacity: " << s.capacity() << std::endl;
    }

    return 0;
}

在这个示例中，我们创建了一个初始容量为 16 的 std::string 对象，并向其中添加字符，直到达到其容量限制。每次添加字符时，std::string 都会自动扩容其内部数组。输出结果将显示字符串的长度和容量随着添加的字符而变化。