reserve(n) 提前准备容量，不改变元素数量；resize(n) 把元素数量调整为 n。因此，调用 reserve(100) 后，并不能直接通过 v[99] 写入第 100 个元素。判断下标是否合法，要看 size()，不是 capacity()。

先区分 size 和 capacity

把 vector 理解为一排连续存储的元素：size() 表示当前元素数量；capacity() 表示无需重新分配存储时，可以容纳的元素数量。容量中尚未使用的部分，不是可以随意按下标访问的 vector 元素。

对于普通 std::vector<T>，合法元素下标满足：

0 ≤ i < size() ≤ capacity()

reserve 与 resize 对照

reserve 的参数也不是“追加多少容量”。如果 size 是 20，希望最终放入 100 个元素，应考虑 reserve(100)，而不是把它误解为“再加 100”。

一段可以直接运行的 C++17 示例

#include <cassert>
#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> v{10, 20};
    v.reserve(6);
    assert(v.size() == 2 && v.capacity() >= 6);
    std::cout << "reserve: size=" << v.size()
              << ", capacity>=6=" << (v.capacity() >= 6) << '\n';
    try { (void)v.at(2); }
    catch (const std::out_of_range&) { std::cout << "at(2): out_of_range\n"; }
    v.resize(4);
    assert((v == std::vector<int>{10, 20, 0, 0}));
    std::cout << "resize(4):";
    for (int x : v) std::cout << ' ' << x;
    std::cout << '\n';
    const auto capacity = v.capacity();
    v.resize(1);
    assert(v.size() == 1 && v.capacity() == capacity);
    std::cout << "resize(1): size=" << v.size()
              << ", capacity unchanged=" << (v.capacity() == capacity) << '\n';
    std::vector<int> empty;
    empty.reserve(0);
    empty.resize(0);
    assert(empty.empty());
}

编译运行：

clang++ -std=c++17 -Wall -Wextra -pedantic vector-reserve-resize.cpp -o demo
./demo

上面示例已实际编译执行，输出为：

reserve: size=2, capacity>=6=1
at(2): out_of_range
resize(4): 10 20 0 0
resize(1): size=1, capacity unchanged=1

这里没有打印某个固定 capacity 数值，而是验证 capacity() >= 6，因为不同标准库的具体分配策略可以不同。布尔值 1 表示对应条件成立。

resize(4) 在默认分配器下为 vector<int> 新增两个值为 0 的元素。对于类类型，需要看该类型的默认构造行为，不能推广成“所有类型新增后都为零”。resize(4, 7) 则用 7 初始化新增元素，已有的 10、20 不受影响。

常见错误：有容量，就能按下标写？

std::vector<int> v;
v.reserve(100);
// v[0] = 42;  // 错误：size 仍为 0，C++17 下越界访问是未定义行为。
v.push_back(42);  // 正确：先追加元素。

需要按下标填充固定数量的结果时，应先构造出元素：

std::vector<int> result(100);
result[0] = 42;  // 此时下标 0 合法。

at(i) 会检查下标，越界时抛出 std::out_of_range；C++17 的 operator[] 不提供这种异常检查。程序碰巧没崩溃，不代表访问有效。

扩容后，旧引用为什么可能失效？

扩容可能把已有元素转移到一块新的存储区域。于是，指向旧元素位置的指针、引用和迭代器就不能继续使用。这个机制与具体扩大几倍无关。

std::vector<int> v{10, 20};
int& first = v[0];
v.reserve(v.capacity() + 1);  // 假设未超过 max_size() 且分配成功，必然重新分配。
// 不再使用 first；应重新获取 v[0]。

若 reserve(n) 的 n 不超过当前 capacity，则不会重新分配，原有元素引用保持有效。若 resize 删除了尾部元素，指向这些被删除元素的引用当然也不再有效；不能把“没有扩容”理解为“所有引用永远有效”。

已有文章《C++ 函数参数按值、左值引用、右值引用传递》讨论了参数和对象之间的关系。这里还需要注意容器对对象生命周期与存储位置的管理。

什么时候应该提前 reserve？

若能合理估计最终规模，可以在追加前一次性预留。例如读取已知条数的记录、生成数量确定的结果。需要注意总容量与新增数量的区别：向已有 k 个元素的 vector 追加 m 个元素，需要考虑 k + m，并检查加法溢出和容器上限。

不要在每次 push_back 前都调用 reserve(size() + 1)。这种写法可能打乱标准库的增长策略，导致频繁重新分配。也不要认为标准要求 vector 每次扩容一定翻倍。

理解性能时，应区分两件事：发生重新分配的单次追加需要转移已有元素；通常使用 push_back 的连续追加具有摊还常数复杂度。提前 reserve 的价值是减少可避免的重新分配，并不是把所有操作都变成严格常数时间。

三个快速判断

• 想减少后续追加的扩容：考虑 reserve。
• 想立刻拥有 n 个可访问的元素：使用 resize 或带大小的构造函数。
• 想缩小容量：resize 不负责这件事；shrink_to_fit 只是非强制请求，不能保证一定释放存储。

参考资料

以下标准草案链接是持续更新的文档，其中可能出现 C++17 之后加入的声明修饰或接口；本文示例仅使用 C++17 已有接口。

• C++ 标准工作草案：[vector.capacity]，核对容量、reserve 和 resize 的规则。
• C++ 标准工作草案：[vector.modifiers]，核对追加、重新分配和引用失效规则。