【STL】容器 > 顺序容器 > vector

vector 是一种动态数组

一、内部实现

1.1 底层存储机制

vector是一块连续内存，当空间不足了会再分配。 vector就是一个动态数组，里面有一个指针指向一片连续的内存空间，当空间不够装下数据时，会自动申请另一片更大的空间（一般是增加当前容量的50%或100%），然后把原来的数据拷贝过去，接着释放原来的那片空间；当释放或者删除里面的数据时，其存储空间不释放，仅仅是清空了里面的数据。

vector是一种动态数组，在内存中具有连续的存储空间，支持快速随机访问。由于具有连续的存储空间，所以在插入和删除操作方面，效率比较慢。vector有多个构造函数，默认的构造函数是构造一个初始长度为0的内存空间，且分配的内存空间是以2的倍数动态增长的，即内存空间增长是按照2^0,2^1,2^2,2^3.....增长的，在push_back的过程中，若发现分配的内存空间不足，则重新分配一段连续的内存空间，其大小是现在连续空间的2倍，再将原先空间中的元素复制到新的空间中，性能消耗比较大，尤其是当元素是非内部数据时(非内部数据往往构造及拷贝构造函数相当复杂)。vector的另一个常见的问题就是clear操作。clear函数只是把vector的size清为零，但vector中的元素在内存中并没有消除，所以在使用vector的过程中会发现内存消耗会越来越多，导致内存泄露，现在经常用的方法是swap函数来进行解决：

vector<int> V;
V.push_back(1);

V.push_back(2);

V.push_back(1);

V.push_back(2);
vector<int>().swap(V);

或者

V.swap(vector<int>());
　　利用swap函数，和临时对象交换，使V对象的内存为临时对象的内存，而临时对象的内存为V对象的内存。交换以后，临时对象消失，释放内存。

1.2 自增长机制

当已经分配的空间不够装下数据时，分配双倍于当前容量的存储区，把当前的值拷贝到新分配的内存中，并释放原来的内存。

二、使用向量vector

vector是一种动态数组，是基本数组的类模板。其内部定义了很多基本操作。

#include <vector> 注意：头文件没有“.h”

构造：

这个构造函数还有一个可选的参数，这是一个类型为T的实例，描述了各个向量中各成员的初始值；

如：vector<int> v2(init_size,0); 如果预先定义了：int init_size;他的成员值都被初始化为0；

· 复制构造函数，构造一个新的向量，作为已存在的向量的完全复制;

如：vector<int> v3(v2);

· 带两个常量参数的构造函数，产生初始值为一个区间的向量。区间由一个半开区间[first,last)来指定。

如：
vector<int> v4（first,last） 
vector<int> v1;

vector<int> v2(init_size,0);

vector<int> v3(v2);

方法：

c.assign(beg,end) c.assign(n,elem)　将(beg; end)区间中的数据赋值给c。将n个elem的拷贝赋值给c。

c.at(idx)　 传回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range。

c.back()　 传回最后一个数据，不检查这个数据是否存在。

c.begin()　 传回迭代器中的第一个数据地址。

c.capacity()　 返回容器中数据个数。

c.clear()　 移除容器中所有数据。

c.empty()　 判断容器是否为空。

c.end() // 指向迭代器中末端元素的下一个，指向一个不存在元素。

c.erase(pos) // 删除pos位置的数据，传回下一个数据的位置。

c.erase(beg,end)　删除[beg,end)区间的数据，传回下一个数据的位置。

c.front()　 　 传回第一个数据。

get_allocator　 使用构造函数返回一个拷贝。

c.insert(pos,elem) // 在pos位置插入一个elem拷贝，传回新数据位置　

c.insert(pos,n,elem) // 在pos位置插入n个elem数据,无返回值　

c.insert(pos,beg,end) // 在pos位置插入在[beg,end)区间的数据。无返回值　

c.max_size()　 返回容器中最大数据的数量。　

c.pop_back()　 删除最后一个数据。　

c.push_back(elem)　 在尾部加入一个数据。　

c.rbegin()　 传回一个逆向队列的第一个数据。　

c.rend()　 传回一个逆向队列的最后一个数据的下一个位置。　

c.resize(num)　 　重新指定队列的长度。　

c.reserve()　 保留适当的容量。　

c.size()　 返回容器中实际数据的个数。　

c1.swap(c2) // 将c1和c2元素互换

example:

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1. #include <cstring>  
2. #include <vector>  
3. #include <iostream>  
4. using namespace std;  
5. int ar[10] = {12,45,234,64,12,35,63,23,12,55};  
6. char* str = "Hello World";  
7. int main()  
8. {  
9.     vector <int> vec1(ar, ar+10);   // first=ar,last=ar+10, 不包括ar+10  
10.     vector <char> vec2(str,str+strlen(str)); // first=str,last= str+strlen(str),  
11.     cout<<"vec1:"<<endl;  
12.     // 打印vec1 和vec2 ，const_iterator 是迭代器，后面会讲到  
13.     // 当然，也可以用for (int i=0; i<vec1.size(); i++)cout << vec[i]; 输出  
14.     //size() 是vector 的一个成员函数  
15.     for(vector<int>::const_iterator p=vec1.begin();p!=vec1.end(); p++)  
16.     cout<<*p<<" ";  
17.     cout<<'\n'<<"vec2:"<<endl;  
18.     for(vector< char >::const_iterator p1=vec2.begin();p1!=vec2.end(); p1++)  
19.     cout<<*p1;  
20.     cout<<'\n';  
21.     return 0;  
22. }  
23. /************* 
24. vec1: 
25. 12 45 234 64 12 35 63 23 12 55 
26. vec2: 
27. Hello World 
28.  
29. Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.950 s 
30. Press any key to continue. 
31.  
32. **************/  

关于vector的成员函数:

push_back() 是将数据放入 vector （向量）或 deque （双端队列）的标准函数。 Insert() 是一个与之类似的函数，然而它在所有容器中都可以使用，但是用法更加复杂。 end() 实际上是取末尾加一，以便让循环正确运行-- 它返回的指针指向最靠近数组界限的数据。

Vector成员函数

函数

表述

c.assign(beg,end)

c.assign(n,elem)

将[beg; end)区间中的数据赋值给c。

将n个elem的拷贝赋值给c。

c.at(idx)

传回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range。

c.back()

传回最后一个数据，不检查这个数据是否存在。

c.begin()

传回迭代器重的可一个数据。

c.capacity()

返回容器中数据个数。

c.clear()

移除容器中所有数据。

c.empty()

判断容器是否为空。

c.end()

指向迭代器中的最后一个数据地址。

c.erase(pos)

c.erase(beg,end)

删除pos位置的数据，传回下一个数据的位置。

删除[beg,end)区间的数据，传回下一个数据的位置。

c.front()

传回第一个数据。

get_allocator

使用构造函数返回一个拷贝。

c.insert(pos,elem)

c.insert(pos,n,elem)

c.insert(pos,beg,end)

在pos位置插入一个elem拷贝，传回新数据位置。

在pos位置插入n个elem数据。无返回值。

在pos位置插入在[beg,end)区间的数据。无返回值。

c.max_size()

返回容器中最大数据的数量。

c.pop_back()

删除最后一个数据。

c.push_back(elem)

在尾部加入一个数据。

c.rbegin()

传回一个逆向队列的第一个数据。

c.rend()

传回一个逆向队列的最后一个数据的下一个位置。

c.resize(num)

重新指定队列的长度。

c.reserve()

保留适当的容量。

c.size()

返回容器中实际数据的个数。

c1.swap(c2)

swap(c1,c2)

将c1和c2元素互换。

同上操作。

vector<Elem> c

vector <Elem> c1(c2)

vector <Elem> c(n)

vector <Elem> c(n, elem)

vector <Elem> c(beg,end)

c.~ vector <Elem>()

创建一个空的vector。

复制一个vector。

创建一个vector，含有n个数据，数据均已缺省构造产生。

创建一个含有n个elem拷贝的vector。

创建一个以[beg;end)区间的vector。

销毁所有数据，释放内存。

  

 

向vector添加一个数据

vector添加数据的缺省方法是push_back()。push_back()函数表示将数据添加到vector的尾部，并按需要来分配内存。例如：向vector<Widget>中添加10个数据，需要如下编写代码：

for(int i= 0;i<10; i++)

    vWidgets.push_back(Widget(i));

 

获取vector中制定位置的数据

很多时候我们不必要知道vector里面有多少数据，vector里面的数据是动态分配的，使用push_back()的一系列分配空间常常决定于文件或一些数据源。如果你想知道vector存放了多少数据，你可以使用empty()。获取vector的大小，可以使用size()。例如，如果你想获取一个vector v的大小，但不知道它是否为空，或者已经包含了数据，如果为空想设置为-1，你可以使用下面的代码实现：

int nSize = v.empty() ? -1 :static_cast<int>(v.size());

 

访问vector中的数据

使用两种方法来访问vector。

1、   vector::at()

2、   vector::operator[]

operator[]主要是为了与C语言进行兼容。它可以像c语言数组一样操作。但at()是我们的首选，因为at()进行了边界检查，如果访问超过了vector的范围，将抛出一个例外。由于operator[]容易造成一些错误，所有我们很少用它，下面进行验证一下：

分析下面的代码：

vector<int> v;

v.reserve(10);

 

for(int i=0; i<7; i++)

    v.push_back(i);

 

try

{

 int iVal1 = v[7]; // not bounds checked - will not throw

 int iVal2 = v.at(7); // bounds checked - will throw if out of range

}

catch(const exception& e)

{

 cout << e.what();

}

 

我们使用reserve()分配了10个int型的空间，但并不没有初始化。 

你可以在这个代码中尝试不同条件，观察它的结果，但是无论何时使用at()，都是正确的。

 

删除vector中的数据

vector能够非常容易地添加数据，也能很方便地取出数据，同样vector提供了erase()，pop_back()，clear()来删除数据，当你删除数据的时候，你应该知道要删除尾部的数据，或者是删除所有数据，还是个别的数据。

[cpp] view plain copy

 print?

1. #include <iostream>  
2. #include <vector>  
3. using namespace std;  
4. typedef vector<int> INTVECTOR;// 自定义类型INTVECTOR  
5. // 测试vector 容器的功能  
6. int main()  
7. {  
8.     //vec1 对象初始为空  
9.     INTVECTOR vec1;  
10.     //vec2 对象最初有10 个值为6 的元素  
11.     INTVECTOR vec2(10,6);  
12.     //vec3 对象最初有3 个值为6 的元素，拷贝构造  
13.     INTVECTOR vec3(vec2.begin(),vec2.begin()+3);  
14.     // 声明一个名为i 的双向迭代器  
15.     INTVECTOR::iterator i;  
16.     // 从前向后显示vec1 中的数据  
17.     cout<<"vec1.begin()--vec1.end():"<<endl;  
18.     for (i =vec1.begin(); i !=vec1.end(); i++)  
19.         cout << *i << " ";//vec1 对象初始为空,所以无数据显示  
20.     cout << endl;  
21.     // 从前向后显示vec2 中的数据  
22.     cout<<"vec2.begin()--vec2.end():"<<endl;  
23.     for (i =vec2.begin(); i !=vec2.end(); i++)  
24.         cout << *i << " ";//vec2 对象最初有10 个值为6 的元素  
25.     cout << endl;  
26.     // 从前向后显示vec3 中的数据  
27.     cout<<"vec3.begin()--vec3.end():"<<endl;  
28.     for (i =vec3.begin(); i !=vec3.end(); i++)  
29.         cout << *i << " ";//vec3 对象最初有3 个值为6 的元素，拷贝构造  
30.     cout << endl;  
31.     // 测试添加和插入成员函数，vector 不支持从前插入  
32.     vec1.push_back(2);// 从后面添加一个成员  
33.     vec1.push_back(4);  
34.     vec1.insert(vec1.begin()+1,5);// 在vec1 第一个的位置上插入成员5  
35.     // 从vec1 第一的位置开始插入vec3 的所有成员  
36.     vec1.insert(vec1.begin()+1,vec3.begin(),vec3.end());  
37.     cout<<"after push() and insert() now the vec1 is:" <<endl;  
38.     for (i =vec1.begin(); i !=vec1.end(); i++)  
39.         cout << *i << " ";  
40.     cout << endl;  
41.     // 测试赋值成员函数  
42.     vec2.assign(8,1);   // 重新给vec2 赋值，8 个成员的初始值都为1  
43.     cout<<"vec2.assign(8,1):" <<endl;  
44.     for (i =vec2.begin(); i !=vec2.end(); ++i)  
45.         cout << *i << " ";  
46.     cout << endl;  
47.     // 测试引用类函数  
48.     cout<<"vec1.front()="<<vec1.front()<<endl;// vec1 第零个成员  
49.     cout<<"vec1.back()="<<vec1.back()<<endl;// vec1 的最后一个成员  
50.     cout<<"vec1.at(4)="<<vec1.at(4)<<endl;// vec1 的第五个成员  
51.     cout<<"vec1[4]="<<vec1[4]<<endl;  
52.     // 测试移出和删除  
53.     vec1.pop_back();// 将最后一个成员移出vec1  
54.     vec1.erase(vec1.begin()+1,vec1.end()-2);// 删除成员  
55.     cout<<"vec1.pop_back() and vec1.erase():" <<endl;  
56.     for (i =vec1.begin(); i !=vec1.end(); ++i)  
57.         cout << *i << " ";  
58.     cout << endl;  
59.     // 显示序列的状态信息  
60.     cout<<"vec1.size(): "<<vec1.size()<<endl;// 打印成员个数  
61.     cout<<"vec1.empty(): "<<vec1.empty()<<endl;// 判断容器是否为空  
62.     vec1.clear();//清空  
63.     cout<<"after ec1.clear();//清空 :"<<endl;  
64.     cout<<"vec1.empty(): "<<vec1.empty()<<endl;// 判断容器是否为空  
65. }  
66. /********** 
67. vec1.begin()--vec1.end(): 
68.  
69. vec2.begin()--vec2.end(): 
70. 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 
71. vec3.begin()--vec3.end(): 
72. 6 6 6 
73. after push() and insert() now the vec1 is: 
74. 2 6 6 6 5 4 
75. vec2.assign(8,1): 
76. 1 1 1 1 1 1 1 1 
77. vec1.front()=2 
78. vec1.back()=4 
79. vec1.at(4)=5 
80. vec1[4]=5 
81. vec1.pop_back() and vec1.erase(): 
82. 2 6 5 
83. vec1.size(): 3 
84. vec1.empty(): 0 
85. after ec1.clear();//清空 : 
86. vec1.empty(): 1 
87.  
88. Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.955 s 
89. Press any key to continue. 
90.  
91. ***********/