Что происходит с элементами вектора при выполнении операции realloc?

При выполнении операции realloc на памяти, управляемой вектором (например, при использовании std::vector и ручной работы с указателем на данные), происходит следующее:

1. Выделяется новый блок памяти большего размера.
2. Старые элементы копируются (побайтово) в новый блок памяти.
3. Старый блок памяти освобождается.

Важно отметить, что std::vector при изменении размера (через resize, push_back при переполнении) сам управляет памятью, используя свою аллокацию и конструкторы/деструкторы объектов. realloc напрямую не используется std::vector. Использование realloc с указателем, полученным от std::vector::data(), приводит к неопределенному поведению, так как std::vector не контролирует этот новый блок памяти и его элементы не будут корректно инициализированы/скопированы с использованием конструкторов копирования.

Если бы это был старый C-style массив, работающий напрямую с malloc/realloc, то там произошло бы именно побайтовое копирование, без вызова конструкторов или операторов присваивания элементов.

В контексте C++ и std::vector, при изменении размера, происходит:

1. Выделение нового буфера (возможно, большего).
2. Перемещение (предпочтительно) или копирование элементов из старого буфера в новый.
3. Вызов деструкторов для объектов в старом буфере.
4. Освобождение старого буфера.

Пример C-style работы с realloc:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main() {
    int *arr = (int *)malloc(3 * sizeof(int)); // Выделяем память на 3 int
    arr[0] = 1;
    arr[1] = 2;
    arr[2] = 3;

    // Предположим, нужно увеличить массив до 5 элементов
    int *new_arr = (int *)realloc(arr, 5 * sizeof(int)); // Увеличиваем память

    if (new_arr != NULL) {
        arr = new_arr; // Указатель теперь на новый блок
        // Старые элементы (1, 2, 3) побайтово скопированы
        arr[3] = 4; // Добавляем новые элементы
        arr[4] = 5;

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            printf("%d ", arr[i]);
        }
        printf("\n");

        free(arr); // Освобождаем новую память
    } else {
        printf("realloc failed\n");
        free(arr); // Освобождаем исходную память при ошибке realloc
    }

    return 0;
}

Пример C++ std::vector:

#include <vector>
#include <iostream>

struct MyObject {
    int id;
    MyObject(int i) : id(i) { std::cout << "Constructing " << id << std::endl; }
    MyObject(const MyObject& other) : id(other.id) { std::cout << "Copying " << id << std::endl; }
    MyObject(MyObject&& other) noexcept : id(other.id) { std::cout << "Moving " << id << std::endl; }
    ~MyObject() { std::cout << "Destroying " << id << std::endl; }
};

int main() {
    std::vector<MyObject> vec; // Изначально пустой

    vec.reserve(3); // Резервируем место, конструкторы не вызываются

    vec.push_back(MyObject(1)); // Конструируется временный объект, затем Move/Copy конструируется в векторе
    vec.push_back(MyObject(2)); // Конструируется временный объект, затем Move/Copy конструируется в векторе
    vec.push_back(MyObject(3)); // Конструируется временный объект, затем Move/Copy конструируется в векторе

    std::cout << "Capacity: " << vec.capacity() << std::endl;

    // Добавление нового элемента, требующее переаллокации
    vec.push_back(MyObject(4));

    std::cout << "Capacity after push_back: " << vec.capacity() << std::endl;

    // Здесь происходит:
    // 1. Выделение новой памяти (обычно в 1.5 или 2 раза больше старой).
    // 2. Перемещение или копирование (вызов конструкторов перемещения/копирования) старых элементов (1, 2, 3) в новый буфер.
    // 3. Конструирование нового элемента (4) в новом буфере.
    // 4. Вызов деструкторов для старых элементов (1, 2, 3), которые были в старом буфере.
    // 5. Освобождение старого буфера.

    return 0; // Деструкторы всех оставшихся элементов вызываются
}

Важно разделять низкоуровневую Си-функцию realloc, которая просто работает с сырой памятью, и высокоуровневые операции std::vector, которые управляют жизненным циклом объектов.