善用 std::vector 替代手動記憶體管理：安全、簡潔、高效的動態陣列實踐

在 C/C++ 中手動管理動態陣列（new[]/delete[]、realloc）既繁瑣又易出錯：需自行追蹤容量、擴容時複製資料、釋放舊記憶體。C++ 標準庫 std::vector 內建分配器，自動處理記憶體增長、複製與釋放，提供強烈的例外安全保證。本文以 ISBN 讀取為例，對比手動實作與 vector 方案，並示範容量預留優化技巧。

手動擴容的痛點

int size = 2;
int* p = new int[size];
int isbn, n = 0;
while (cin >> isbn, isbn != 0) {
    if (n == size) {           // 容量不足
        reallocate(p, size);   // 自寫擴容函數：new 更大、copy、delete 舊、重設指標
    }
    p[n++] = isbn;
}
delete[] p;                    // 必須記得釋放

reallocate 需處理型別通用性（模板化）、例外安全（new 失敗不洩漏）、複製語意等細節，極易寫錯。

std::vector 方案：零管理負擔

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> vi;            // 預設初始容量（實作定義，通常 0~256）
    int isbn;
    while (cin >> isbn, isbn != 0) {
        vi.push_back(isbn);    // 自動擴容、複製、銷毀舊空間
    }
    for (size_t i = 0; i < vi.size(); ++i)
        cout << "ISBN: " << vi[i] << endl;
}

• push_back 平均攤還常數時間，擴容策略通常為 2 倍增長。
• 隨機存取用 operator[] 或 at()（含邊界檢查）。
• 析構時自動釋放記憶體，無記憶體洩漏風險。

效能優化：預留容量

若預估資料筆數（如至少 2000 筆），可在建構或執行期預留：

vector<int> vi(2000);      // 建構時指定大小（元素值初始化為 0）
// 或
vector<int> vi;
vi.reserve(2000);           // 僅預留容量，不改變 size()

reserve 避免中間多次重新分配與複製，顯著提升大量資料插入效能。注意 resize 會改變 size() 並預設構造元素，reserve 僅影響 capacity()。

進階提示

• C++11 起提供 shrink_to_fit() 釋放多餘容量。
• emplace_back 就地構造，避免暫時物件複製/移動。
• 自訂分配器（std::allocator）可控制記憶體來源（共享記憶體、記憶體池等）。

結論：除非極度受限環境（嵌入式無標準庫），優先使用 std::vector，將精力集中在業務邏輯而非記憶體簿記上。