【C++】vectorのメモリを事前確保するreserve()の使い方（パフォーマンス改善）

2025年8月31日

はじめに

C++の std::vector は、要素を追加 (push_back) していくと、内部のメモリ領域（キャパシティ）が足りなくなった時点で、より大きな新しいメモリ領域を確保し、そこに全要素をコピーするという「メモリの再確保」を自動で行います。

この再確保は便利な反面、大量の要素を追加するループの中などで頻繁に発生すると、コピーのコストが積み重なり、パフォーマンスの低下を招きます。

もし、プログラムの実行前に「最終的に、少なくともこれくらいの要素数が必要になる」ということが分かっている場合、.reserve() メソッドを使って、あらかじめ十分なメモリ領域を確保しておくことができます。これにより、ループ中のメモリ再確保を未然に防ぎ、処理を大幅に高速化することが可能です。

`reserve()` を使ったサンプルコード

このコードは、.reserve() を使って事前にメモリを確保した場合と、使わなかった場合の capacity() の変化を比較します。

完成コード

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main() {
    // --- reserve() を使う場合 ---
    cout << "--- reserve() を使う場合 ---" << endl;
    vector<int> vec_with_reserve;
    
    // 1. 少なくとも1000個の要素が入るメモリを事前に確保
    vec_with_reserve.reserve(1000);
    
    cout << "確保後の capacity: " << vec_with_reserve.capacity() << endl;
    cout << "現在の要素数 (size): " << vec_with_reserve.size() << endl;

    // 1000個の要素を追加しても、メモリ再確保は発生しない
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        vec_with_reserve.push_back(i);
    }
    cout << "1000個追加後の capacity: " << vec_with_reserve.capacity() << endl;
    cout << "1000個追加後の size: " << vec_with_reserve.size() << endl;

    cout << "\n--- reserve() を使わない場合 ---" << endl;
    // --- reserve() を使わない場合 ---
    vector<int> vec_without_reserve;
    cout << "初期 capacity: " << vec_without_reserve.capacity() << endl;
    // 1000個の要素を追加する過程で、複数回のメモリ再確保が発生する
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        vec_without_reserve.push_back(i);
    }
    cout << "1000個追加後の capacity: " << vec_without_reserve.capacity() << endl;
    
    return 0;
}

コードの解説

`vec_with_reserve.reserve(1000);`

これが、メモリを事前確保する核心部分です。

.reserve(n): vectorのキャパシティ（.capacity()が返す値）が、少なくとも n 以上になるようにメモリを確保します。
もし、呼び出し時点のキャパシティが既に n 以上であれば、何も起こりません。
reserve() を呼び出しても、vector の要素数 (.size()) は一切変わりません。ただ、将来の要素追加に備えて、内部のメモリ領域だけを拡張します。