STL与泛型编程<二>：Vector

Vector模拟一个动态数组，其内存模型如下

Vector的能力

vector将元素复制到内部的dynamic array中，是一个有序群集；vector支持随机存取，vector迭代器是一个随机存取迭代器 ，所以对任何一个STL算法都可以。

大小(size)和容量(capacity)

为什么vector比容器的通用操作多了个capacity()？就是因为
vector优异性能就是配置比其容纳的元素所需更多的内存。其中capacity()返回vector实际能够容纳的元素数量，如果超越了这个数量,vector就有必要重新配置内部存储器
vector的容量很重要，主要有以下两点
1. 一旦内存重新分配，和vector元素相关的所有references,pointers,iterators都会失效
2. 内存重新配置很耗时间
当然，可以使用reserve()保存适当容量，避免重新分配，且reverse()操作不会改变容器的size和元素

#include <iostream>#include <vector>using namespace std;int main(void){    int arr1[] = {1,2,3};    vector<int> v1(arr1,arr1+sizeof(arr1)/sizeof(arr1[0]));    vector<int>::const_iterator it = v1.begin();    cout << "size:" << v1.size() << endl; //3    cout << "capacity:" << v1.capacity() << endl; //3    cout << "begin iterator :" << *it << endl; //1    v1.reserve(80); //reserve后重新分配分配内存空间，所有references,pointers,iterators都会失效    cout << "size:" << v1.size() << endl; //3    cout << "capacity:" << v1.capacity() << endl;//80    cout << "begin iterator :" << *it; //一个杂乱的数字    return 0;} /*如上注释，所有reserve一般在元素还未装入容器中时就调用了，一般也这样使用，在刚创建vector时还未对其容器中元素赋值时进行reversevector<int> v;v.reserve(80);...//赋值操作*/

注意：vector不能使用reserve()来缩减容量，如果reserve()的参数比当前vector的容量还小，则不会产生任何作用。这里有个间接缩减vector容量的小窍门，如下代码

再看一个例子缩减容量的

#include <iostream>#include <vector>using namespace std;template <typename T>void shrinkCapacity(vector<T>& v){    vector<T> tmp(v);    v.swap(tmp);    }int main(void){    int arr1[] = {1,2,3};    vector<int> v1;    v1.reserve(30);    v1.assign(arr1,arr1+sizeof(arr1)/sizeof(arr1[0]));    vector<int>::const_iterator it = v1.begin();    cout << "before shrinkCapacity :" << endl;    cout << "size:" << v1.size() << endl;//3    cout << "capacity:" << v1.capacity() << endl;//30    cout << "begin iterator :" << *it << endl;//1    cout << endl;    cout << "after shrinkCapacity :" << endl;    shrinkCapacity(v1);    cout << "capacity:" << v1.capacity() << endl;//3    cout << "begin iterator :" << *it << endl;  //出现的值奇怪    //所以应该更新一下才行    it = v1.begin();    cout << "begin iterator :" << *it << endl;//1    return 0;} 

不过注意，swap(）后原先所有的references,pointers,iterators都会失效。
甚至可以直接调用

vector<T>(v).swap(v);  //其实就是创建一个临时变量与v交换/*vector<T>(v)； 创建一个临时变量，并用v进初始化*/

另外一个避免重新分配内存的是，初始化期间就想构造函数传递附加参数

vector<T> v(5);    //创建一个有5个值得vector，但是会调用5次default构造函数

如果这样做仅是为了保留足够内存，建议还是使用reserve()。
事实上，为了防止内存破碎，在很多STL版本中，容量的增大幅度很大，即使你不调用reserve()，当你第一次安插元素时，也会一口气配置整块内存(如2K)。
既然vector的容量不会缩减，删除元素，其references,pointers,iterators也会继续有效，然而安插操作可能使其失效（因为安插可能导致vector重新分配空间）

Vector的操作函数

• 构造、拷贝和析构
  
• 非变动性操作
  
• 赋值
  
  上图列出了“将新元素赋值给vector，将旧元素全部移除”的方法，所有赋值操作都可能会调用元素型别的default构造函数,copy构造函数 ，assignment操作符和或析构函数
• 元素存取
  
  只有at会进行越界检查，其他函数不做检查
• 迭代器相关函数
  
• 安插和移除元素
  
  需要注意的是：安插或移除元素都会使“作用点”之后的元素的references,pointers,iterators失效。安插操作若是引得vectro重新分配内存，那么该容器身上的所有references,pointers,iterators都会失效
  vector没有提供删除与val相等的所有元素，因此需要借助算法。

栗子，删除与val相等的第一个元素

#include <iostream>#include <vector>#include <algorithm>using namespace std;void print(const vector<int>& v){    vector<int>::const_iterator it = v.begin();    for (; it!=v.end(); ++it)        cout << *it << " ";    cout << endl;   }int main(void){    double val = 3;    int arr[] = {1,2,3,4,3,25,3};    vector<int> v(arr,arr+sizeof(arr)/sizeof(arr[0]));    print(v);    vector<int>::iterator it;   //刚开始设置为const_iterator    it = find(v.begin(),v.end(),val);    if (it != v.end())    v.erase(it);    print(v);    return 0;}/*犯了一个错误：见标识处，而erase()里的参数中的iterator不是const型的*/

将vector当作一般Arrays使用

简单的说只要你需要动态数组，你就可以使用vector。
看一个例子

#include <iostream>#include <vector>#include <cstring>using namespace std;void print(const vector<char>& v){    for (int i=0; i<v.size(); ++i)        cout << v[i] << " ";    cout << endl;   }int main(void){    vector<char> v;    v.resize(40);    strcpy(&v[0],"hello");    cout << &v[0] << endl;    //cout << v.begin() << endl; 错误，might work, but not portable    print(v);    return 0;}/*如今vector就像一个连续数组一样，可以通过其首地址&v[0]来打印字符串的值。*/

注意：千万不要把迭代器当作第一元素的地址来传递，vector迭代器是由实作版本定义的，也许不是个一般指针
还有如果要存字符串数组的话，建议用vector.

补充

swap还可以交换元素的值，不止是交换两个容器

#include <iostream>#include <vector>#include <cstring>using namespace std;int main(void){    vector<int> v;    v.push_back(2);    v.push_back(3);    swap(v[0],v[1]);    cout << v[0];    cout << v[1];}

总结

vector比容器通用的操作多出以下几个成员函数

capacity(); reserve();assign(n,elem);assign(beg,end);push_back();pop_back();resize();

可以看出：
1. 多出的函数有不少是和容量有关的，所以说弄清楚vector的容量很重要
2. 另外的就是和元素插入删除有关的函数，主要是和vector特性有关，都只在尾部进行相应动作
3. 当然vector也可以在中间插入，但是成本大，不划算
4. vector当容量不足时，一般的实作版本会将容量扩充一倍

错误

由于时常回过头来看看，经常发现问题并记录下来。
- 关于reserve()操作，先看一个例子

#include <iostream>#include <vector>#include <algorithm>#include <functional>#include <iterator>using namespace std;int main(void){    vector<int> col;    col.reserve(10);    col[0] = 1;    col[1] = 2;    cout << col[0] << " " << " " << col[1] << endl;    copy(col.begin(),col.end(),ostream_iterator<int>(cout," "));    return 0;}/*这代码在DevC++（gcc）和vs08下都能编译通过，但是DevC++下能运行，结果：1 2（当然最后一句打印容器的值是没有值的）在 vs08下运行会出错 */ 

原因：reserve()操作不会改变容器的元素和容器的size(可通过size()操作返回)，而operator[]操作不做边界检查，可能越界，因此编译不会出错，但是运行会出错。
总结：注意STL的大多数操作都不提供边界检查，因此需要特定注意，尤其在对迭代器进行操作时