剖析C++ 动态数组 vector

 

     vector是c++标准模板库中的一个容器，简单来说，vector是一个能够存放多种类型的动态数组，前提是每个vector只能装一个类型，说到这里提一下python的列表和元组，个人认为python的列表要比C++和java的容器好用的多，比如java，从1.5开始支持泛型编程，更安全了，但是编译的时候还是不带泛型。python中的列表和元组是没有类型限制的，比如，我在列表中存了一个整形数（python2.5），然后我再存一个字符型也没有问题，python对列表中的数据类型没有限制。为什么python能这么玩，下篇博客会专门介绍，python的内置数据类型和用法以及python的一些有趣的bug。

1.vector的数据结构：vector是在内存中开辟连续的存储区，其基本数据结构是顺序表，这种数据结构的优点：查询快，快速定位某个元素的位置，不用挨个遍历，但是插入慢，因为我在某个位置插入一个元素要移动后面的所有元素的位置，这让我想到N多老生常谈的面试题，比如像java中的ArrayList何LinkedList的区别。其实其本质都是考数据结构的顺序表和线性表。

2.vector的属性：vector之所以称之为动态数组，要从动态和数组2个角度考虑，所谓动态，就是可以动态扩展，比如vector中有size()方法，返回vector中数据的个数还有capacity()方法，返回此vector的容量，这两个方法的区别是：就像一个杯子，当前装了多少水用size(),能装多少水用capacity()方法：上段代码，看看vector是怎么动态追加的：

 

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// Name        : test.cpp  
// Author      : zhangpeng  
// Version     :  
// Copyright   : Your copyright notice  
// Description : vector in C++, Ansi-style  
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#include<stdio.h>  
#include<vector>  
using namespace std;  
extern "C" 
typedef vector<int> vec;  
 
int main() {  
    vec va;
    va.reserve(20);  
    printf("va capacity %d /n",va.capacity());  
    printf("va size %d /n",va.size());  
    for(int i = 0; i < 30; i++){  
        va.push_back(i);  
    }  
    printf("va capacity %d /n",va.capacity());  
    printf("va size %d /n",va.size());  
    return 0;  
} 

输出结果是:

va capacity 20 
va size 0 
va capacity 40 
va size 30

     这段代码的意思是：我先设定vector的容量为20（在用reserve()申请缓存区，这个缓存区是根据vector内部的动态数组确定大小的），size为0,然后我在va中追加30个元素，然后可以看到，capacity是动态增长的，当vector中的缓存不够用的时候，它就会动态的把自己的容量扩大1.5到2倍（有些书上说扩大2倍，其实不确切，或者作者没写过代码），当扩大缓存区的时候，先创建空的缓存区，然后把值拷贝到新的缓存区中，这样的操作让我想到了hibernate的merge()方法，这样的操作有弊端，比如我操作大对象，这样的话效率不高，操作基本数据类型要好些，那我们遇见复杂对象数据类型怎么办呢？我们可以操作该对象的指针，就是vector中存指针，这样效率会明显提升。

    vector中的四个相关成员函数:size() 和capacity()刚才已经介绍过了，现在介绍一下reserve和resize() ,

    reserve(n):强制vector把它的容量改为至少n个，如果当前容量大于n，泽vector忽略此操作，如果当前容量小于等于n则vector被强迫重新分配一次，因为他的容量要增加.

    resize(n):如果当前大小超出，则销毁超出部分，如果当前大小小于n，则增加默认值。

3.vector成员函数的其他操作：

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) // 建议用这种操作，不要去下标。 

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.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()

c.~vector<type> 内存销毁

4.vector的迭代器：

vector必须支持迭代功能，说到迭代功能，不得不说下STL种的迭代器。

迭代器中STL中扮演着很重要的角色. STL的核心思想就是：将数据结构和算法分离。而迭代器就是作为数据结构和算法的粘合层而存在的。在STL中，每一个容器而有一个自己的迭代器， 而vector的迭代器就是一个普通的指针。所以在vector中实现迭代功能就非常的简单了。代码如下：

 

vec::iterator iter = va.begin();  
int i = 0;  
while(iter != va.end()){  
    printf("va[%d] = %d /n ",i,*iter);  
    iter ++;  
    i++;  
} 

5.回收vector的过剩内存:

这样做的目的是把vector的容量减少到需要的容量：

vector<int>( va).swap(va);

解释一下:我们先建立一个va的拷贝，vector<int>(va),这是通过vector的拷贝构造函数实现的，是va的一份拷贝，由于使用它的拷贝构造函数只是拷贝元素需要的内存，所以这个临时的va没有多余的容量，然后临时拷贝的va和va进行数据交换，然后临时的va中有以前没有用的容量，然后销毁va的临时拷贝，回收过剩的内存。你可以试一下(vector<int>(va).swap(va)).capacity();

今天就到这，问个问题，我要拿到vector的首地址除了用迭代器还能用其他办法吗？