C++栈上数组：vector预分配与指针操作的选型及性能对比

首先要纠正你代码里的两个关键问题：

1. vector的错误用法：调用arr.reserve(nelems)只是预分配了内存空间，但vector的size()仍然是0，此时直接用arr[i] = i属于未定义行为（访问了不存在的元素）。正确的做法是直接初始化指定大小的vector：std::vector<int> arr(nelems);，这样vector会创建nelems个默认初始化的元素，下标访问才合法。
2. 原生数组的移植性问题：int arrb[nelems]是C99引入的变长数组（VLA），不属于C++标准，只有GCC、Clang等部分编译器提供扩展支持，在MSVC等编译器下会直接编译失败，移植性极差。

接下来回答你的核心问题：

为什么更推荐使用vector？ #

• 标准化与移植性：std::vector是C标准库的核心组件，所有符合C标准的编译器都支持，不存在平台或编译器兼容性问题，而变长数组是非标准特性，随时可能在不同环境下失效。
• 内存安全性：vector会自动管理内存生命周期，离开作用域时会自动释放内存，完全避免手动管理指针可能出现的内存泄漏、野指针问题；同时vector提供at()成员函数，访问越界时会抛出std::out_of_range异常，结合size()成员函数可以轻松实现安全访问，远比分指针操作更不容易出错（比如你代码里的p_arrb -= nelems很容易因计算错误导致指针错位）。
• 可读性与可维护性：vector的操作语义清晰，size()、capacity()、push_back()等函数直接表达代码意图；而指针操作需要读者额外理解指针偏移、复位等逻辑，代码可读性差，后期维护容易出问题。
• 空间安全性：栈空间的大小是有限的（通常几MB），如果nelems过大，原生数组会直接导致栈溢出崩溃；而vector的内存默认分配在堆上，能支持更大的元素数量，同时也可以通过自定义分配器调整内存位置。

不需要改变大小的场景下，vector的性能如何？ #

在元素数量固定、不需要扩容的场景下，vector和原生数组/指针的性能几乎没有差异：

• vector的底层实现就是一块连续的内存区域，和原生数组完全一致，下标访问或迭代器访问的本质都是直接的内存寻址，效率和指针操作完全相同。
• vector仅额外存储了size和capacity两个整数（通常是size_t类型，8字节×2=16字节），这部分内存开销几乎可以忽略不计，不会对性能产生影响。
• 现代编译器（如GCC、Clang、MSVC）在开启优化（如-O2或-O3）后，会将vector的操作优化到和原生数组完全一致的程度，生成的汇编代码几乎没有区别。

综上，除非你有极端的、经过验证的性能需求（这种场景极少），否则std::vector是绝对的首选方案，兼顾了安全性、可读性和移植性，同时性能也完全达标。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Kyle