`vector` 与 `array` 的区别

以下是 C++ 中 std::vector 和 std::array 的区别，涵盖定义、特点、性能和使用场景等方面。

1. 定义

**std::vector**：
- 动态数组，来自 <vector> 头文件。
- 可以在运行时动态调整大小，支持插入、删除元素。
- 基于堆内存分配，容量不足时自动扩容。
**std::array**：
- 固定大小数组，来自 <array> 头文件（C++11 引入）。
- 封装了 C 风格数组，长度在编译时确定，无法动态改变。
- 通常分配在栈上（或静态存储区）。

2. 主要区别

特性	`std::vector`	`std::array`
大小	动态大小，可通过 `resize`、`push_back` 等调整	固定大小，编译时确定
内存分配	堆内存，动态分配	栈内存（通常）或静态存储区
性能	访问速度快，但扩容/重新分配有开销	访问速度快，无动态分配开销
容量管理	支持 `capacity` 和 `reserve`，可预分配空间	无容量概念，大小固定
接口	丰富（如 `push_back`、`pop_back`、`insert`）	简单（如 `at`、`size`、迭代器支持）
边界检查	`at` 方法提供边界检查，`[]` 不检查	`at` 方法提供边界检查，`[]` 不检查
内存开销	额外存储大小、容量等元数据	无额外开销，仅存储元素
初始化	支持默认构造、初始化列表、填充等	支持初始化列表，需指定大小

3. 详细对比

大小与容量：
- vector：大小（size）和容量（capacity）分离，容量不足时自动扩容（通常翻倍），可能触发内存重新分配。
- array：大小固定，编译时由模板参数指定（如 std::array<int, 5>），无法改变。
内存管理：
- vector：动态分配在堆上，扩容可能导致数据拷贝，适合动态场景。
- array：固定分配在栈上（或静态存储区），内存效率高，适合小规模固定数据。
性能：
- 两者访问元素（[] 或 at）时间复杂度为 ( O(1) )。
- vector 的 push_back 为平摊 ( O(1) )，但扩容时为 ( O(n) )。
- array 无动态操作，性能更可预测。
灵活性：
- vector 提供动态操作（如插入、删除），适合大小不确定的场景。
- array 适合大小固定的场景，提供更严格的类型安全和固定内存布局。
安全性：
- 两者均支持 at 方法进行边界检查，抛出 std::out_of_range 异常。
- [] 操作符不检查边界，可能导致未定义行为。
初始化：
- vector：支持多种初始化方式，如 std::vector<int> v = {1, 2, 3}; 或 v.resize(5, 0);。
- array：需指定大小，如 std::array<int, 3> a = {1, 2, 3};，不足部分自动填充默认值（通常为 0）。

4. 代码示例

#include <iostream>
#include <vector>
#include <array>

int main() {
    // vector 示例
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    vec.push_back(4); // 动态添加元素
    std::cout << "Vector size: " << vec.size() << ", capacity: " << vec.capacity() << "\n";
    for (int x : vec) std::cout << x << " "; // 输出: 1 2 3 4
    std::cout << "\n";

    // array 示例
    std::array<int, 3> arr = {1, 2, 3};
    // arr.push_back(4); // 错误：array 大小固定
    std::cout << "Array size: " << arr.size() << "\n";
    for (int x : arr) std::cout << x << " "; // 输出: 1 2 3
    std::cout << "\n";

    // 边界检查
    try {
        std::cout << vec.at(10); // 抛出异常
    } catch (const std::out_of_range& e) {
        std::cout << "Vector out of range\n";
    }

    return 0;
}

5. 使用场景

**vector**：
- 需要动态调整大小（如列表、缓冲区）。
- 数据量不确定或可能增长。
- 典型场景：动态列表、堆栈、队列的底层实现。
**array**：
- 大小固定且已知（如矩阵、配置文件）。
- 追求性能和内存效率。
- 典型场景：小型固定数据集、替换 C 风格数组。

6. 总结

**vector**：动态、灵活，适合大小可变场景，但有内存管理开销。
**array**：固定、轻量，适合大小确定且追求效率的场景。
选择时需权衡灵活性与性能，vector 更通用，array 更高效且安全。

如需更具体的使用场景或优化建议，请提供进一步细节！

vector 与 array 的区别

1. 定义

2. 主要区别

3. 详细对比

4. 代码示例

5. 使用场景

6. 总结

`vector` 与 `array` 的区别