容器vector的使用

一、容器vector

使用vector必须包含头文件<vector>:

#include<vector>

型别vector是一个定义于namespace std内的template：

[cpp] view plaincopyprint?

1. template<class _Ty,  
2.     class _Ax = allocator<_Ty> >  

第二个参数定义内存模型。我们一般采用默认的内存模型。

二、vector的功能

vector模塑出一个动态数组。vector将其元复制到内部的动态数组中。元素之间总是存在某种顺序，它是一种有序群集。支持随即存取。它的迭代器是随机存取迭代器，所以对任何一个STL算法都奏效。

向vector添加一个元素或者删除其中的一个元素，其后的所有元素都要移动位置，每一次移动都要调用赋值操作符。所以，在末端添加或删除元素，性能很好。但是在前段或者中部的话，性能较差。

vector优异性能的秘诀之一是它配置比其所容纳的元素所需更多的内存。我们需要了解大小和容量的关系。

函数size()可以返回vector的大小，即vector中实际元素的个数。

而capacity()返回容量，是当前的vector所实际能够容纳的元素的数量。它应该总是大于或者等于vector的大小。如果需要向vector中放置比capacity更多的元素，则需要重新配置内部存储器。vector的容量也会随之增长。看下面的示例代码：

[cpp] view plaincopyprint?

1. #include <iostream>  
2. #include <vector>  
3. #include <string>  
4. #include <algorithm>  
5. using namespace std;  
6.   
7. int main()  
8. {  
9.     vector<string> sentence(1);  
10.     cout << "max_size():" << sentence.max_size() << endl;  
11.     cout << "size():" << sentence.size() << endl;  
12.     cout << "capacity():" << sentence.capacity() << endl;  
13.   
14.     sentence.reserve(5);  
15.   
16.     sentence.push_back("Hello,");  
17.     sentence.push_back("how ");  
18.     sentence.push_back("are ");  
19.     sentence.push_back("you ");  
20.     sentence.push_back("?");  
21.   
22.     copy(sentence.begin(),sentence.end(),  
23.         ostream_iterator<string>(cout," "));  
24.     cout << endl;  
25.   
26.     cout << "max_size():" << sentence.max_size() << endl;  
27.     cout << "size():" << sentence.size() << endl;  
28.     cout << "capacity():" << sentence.capacity() << endl;  
29.   
30.     swap(sentence[1],sentence[3]);  
31.   
32.     sentence.insert(find(sentence.begin(),sentence.end(),"?"),  
33.         "always");  
34.   
35.     sentence.back() = "!";  
36.   
37.     copy(sentence.begin(),sentence.end(),  
38.         ostream_iterator<string>(cout," "));  
39.   
40.     cout << endl;  
41.   
42.     cout << "max_size():" << sentence.max_size() << endl;  
43.     cout << "size():" << sentence.size() << endl;  
44.     cout << "capacity():" << sentence.capacity() << endl;  
45. }  

运行结果：

在程序中，当再次向vector插入元素时，由于vector的容量不够，所以引起了内存的重新分配。但是capacity()的结果与实作版本有关，max_size也是。

vector的容量十分重要，是因为：

1、一旦内存重新配置，与之相关的所有的reference、pointers、iterators都会失效。

2、内存配置很费时。

解决这个问题的方法有：

1、可以使用reserve()保留适当容量，减少重新配置内存的次数。示例代码：

[cpp] view plaincopyprint?

1. vector<string> sentence(1);  
2. sentence.reserve(50);  

2、在初始化期间向构造函数传递附加参数，构造出足够的空间。

[cpp] view plaincopyprint?

1. vector<T> v(5);  

当然，这种元素的型别必须提供默认构造函数。但是如果元素的型别比较复杂，初始化操作也很耗时。如果只是为了保留足够的内存，使用方法1较好。

注意：reserve不能缩减vector的容量。由此，我们可以知道，即使删除元素，其reference、pointers、iterators也会继续有效，指向动作发生前的位置。

但是插入操作可能使reference、pointers、iterators失效（因为可能会导致重新配置空间）。

使用swap函数可以缩减vector容量。因为两个vector交换内容后，他们的容量也会互换。

1、

[cpp] view plaincopyprint?

1. template<class T>  
2. void shrinkCapacity(vector<T> &v)  
3. {  
4.     vector<T> tmp(v);  
5.     v.swap(tmp);  
6. }  

2、

[cpp] view plaincopyprint?

1. vector<T>(v).swap(v);  

上面两种方法等价。
都是先构造出一个临时vector对象，以v的元素进行初始化，再与v进行交换。需要注意的是：临时对象一般都是精确分配实际所需的内存。所以能够起到减小vector容量的效果。

三、vector的操作函数

所有的构造函数和析构函数如下：

非变动性操作：

赋值操作：

上述操作进行的是将新元素赋值给vector,并将旧元素全部移除！示例代码：

[cpp] view plaincopyprint?

1. #include <iostream>  
2. #include <vector>  
3. #include <string>  
4. #include <algorithm>  
5. using namespace std;  
6.   
7. int main()  
8. {  
9.     vector<string> sentence(1);  
10.     cout << "max_size():" << sentence.max_size() << endl;  
11.     cout << "size():" << sentence.size() << endl;  
12.     cout << "capacity():" << sentence.capacity() << endl;  
13.   
14.     sentence.reserve(5);  
15.   
16.     sentence.push_back("Hello,");  
17.     sentence.push_back("how ");  
18.     sentence.push_back("are ");  
19.     sentence.push_back("you ");  
20.     sentence.push_back("?");  
21.   
22.     copy(sentence.begin(),sentence.end(),  
23.         ostream_iterator<string>(cout," "));  
24.     cout << endl;  
25.   
26.     sentence.assign(3,"new");  
27.   
28.     copy(sentence.begin(),sentence.end(),  
29.         ostream_iterator<string>(cout," "));  
30.     cout << endl;  
31. }  

运行结果：

可以看出原来的元素全部被删除了。

元素存取

在这几个函数中，唯一进行下标检查的是at函数。

因此，在调用operator[]的时候，必须心理清楚索引是否是有效的。

迭代器相关函数

迭代器失效的两种情况是：

1、在一个较小的位置上删除或者是移动元素。

2、由于容量的变换引起内存重新分配。

插入和移除元素

插入和移除元素，都会使“作用点”之后的各元素的reference、pointers、iterators失效。插入操作还可能引发内存重新分配，那么该容器上的所有的reference、pointers、iterators都会失效。

四、把vector当做一般数组使用

现在的C++标准保证vector的元素必须分布于连续空间中。对于vector中的一个合法索引，满足下列表达式：

&v[i] = &v[0] + i;

我们必须保证vector能够容纳所有数据。如果使用的是C-String，记住最后有个'\0'。

只要我们需要一个元素型别为T的数组，就可以采用vector<T>，然后传递第一个元素的地址给它。

注意：千万不要把迭代器当做第一元素的地址来传递。因为vector迭代器是由实作版本定义的，不一定是一个一般指针。

[cpp] view plaincopyprint?

1. printf("%s",v.begin());//ERROR(might work,but not portable)  
2. printf("%s",&v[0]);//OK