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🔥专栏： STL || C++

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前言🌈关于vector🔥默认成员函数==构造函数（constructor）====析构函数（destructor）====赋值运算符重载（operator=）==

🔥迭代器接口==begin和end====rbegin和rend====cbegin，cend，crbegin和crend==

🔥元素获取==operator[ ]重载，at访问，front获取首元素，back获取尾元素==

🔥容量接口==size====capacity====reserve====resize====empty==

🔥vector对象增删查改==push_back====pop_back====insert====erase====clear==

结语

前言

本篇博客主要内容：STL库中vector的介绍以及vector用法的讲解。

在string部分，我们讲了很大篇幅的内容，一部分原因是因为初次接触STL，当你理解一个时，就会发现其他的内容都是相通的；另一原因就是，string所提供的接口确实太多。

本篇将要介绍和讲解的vector，算是string学习的奖励内容，它的本质是我们所实现的动态顺序表。动态顺序表的内容可以参考我之前写的初阶数据结构：初阶数据结构-顺序表和链表（C语言）

在C++中，一般不用数组，而使用vector。

🌈关于vector

vector是表示可变大小数组的序列容器。

就像数组一样，vector也采用的连续存储空间来存储元素。也就是意味着可以采用下标对vector的元素进行访问，和数组一样高效。但是又不像数组，它的大小是可以动态改变的，而且它的大小会被容器自动处理。

本质讲，vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组需要被重新分配大小为了增加存储空间。其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是一个相对代价高的任务，因为每当一个新的元素加入到容器的时候，vector并不会每次都重新分配大小。

vector分配空间策略：vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，因为存储空间比实际需要的存储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。但是无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入一个元素的时候是在常数时间的复杂度完成的。

因此，vector占用了更多的存储空间，为了获得管理存储空间的能力，并且以一种有效的方式动态增长。

与其它动态序列容器相比（deque, list and forward_list）， vector在访问元素的时候更加高效，在末尾添加和删除元素相对高效。对于其它不在末尾的删除和插入操作，效率更低。比起list和forward_list统一的迭代器和引用更好。

🔥默认成员函数

学vector，首先需要知道它都有什么构造，以及有什么样的赋值运算符重载。

构造函数（constructor）

构造一个vector对象，可以使用以下四种方式对构造的对象初始化。

default (1)

<code>explicit vector (const allocator_type& alloc = allocator_type());

这是std::vector的默认构造函数。其创建了一个不含任何元素的空vector对象。可选参数alloc是一个分配器对象，用于指定内存分配模型（往后会展开，这里不用过于考究，大多数时候使用默认值即可）。

其中explicit关键字阻止了隐式类型转换。

fill (2)

explicit vector (size_type n, const value_type& val = value_type(),

const allocator_type& alloc = allocator_type());

构造一个含有n个val值的vector容器。

alloc一般使用缺省值。

explicit防止参数进行隐式类型转换。

range (3)

template <class InputIterator>

vector (InputIterator first, InputIterator last,

const allocator_type& alloc = allocator_type());

按迭代器区间[first,last)内容顺序构造vector对象。

alloc参数一般使用缺省值。

copy (4)

vector (const vector& x);

构造一个和x对象的拷贝。

允许隐式类型转换。

代码案例：

#include<iostream>

#include<vector>

using namespace std;

int main()

{

// 默认构造

vector<int> v1;

// 填充构造

vector<int> v2(10, 4);

for (int i = 0; i < v2.size(); i++) {

cout << v2[i] << " ";

v2[i] = i;

}

cout << endl;

// 迭代器区间构造

vector<int> v3(v2.begin(), v2.begin() + 5);

for (int i = 0; i < v3.size(); i++)cout << v3[i] << " ";

cout << endl;

// 拷贝构造

vector<int> v4(v3);

for (int i = 0; i < v4.size(); i++)cout << v4[i] << " ";

cout << endl;

// 隐式类型转换

vector<double> v5({ 1.2,1.4,1.5,5.5 });

for (int i = 0; i < v5.size(); i++)cout << v5[i] << " ";

cout << endl;

return 0;

}

析构函数（destructor）

在vector对象声明周期结束时自动调用，释放内存空间。

赋值运算符重载（operator=）

<code>vector& operator= (const vector& x);

这里的operator=赋值重载的和string类似，是一个深拷贝。

同样支持隐式类型转换。

🔥迭代器接口

和string迭代器的使用方式类似。可以通过迭代器接口获取vector对象的迭代器。

可以将迭代器想象成一个指针，指向容器中的元素。

上图中，vec是一个vector对象。

begin和end

<code>iterator begin();

const_iterator begin() const;

iterator end();

const_iterator end() const;

两个接口函数用于获取正向迭代器。

begin用于获取指向首元素正向迭代器，end用于获取指向尾元素下一位正向迭代器。

代码案例：

#include<iostream>

#include<vector>

using namespace std;

int main()

{

vector<int> vec({ 1,2,3,4,5,6,7 });

vector<int>::iterator it = vec.begin();

while (it != vec.end()) {

cout << *it << " ";

++it;

}

cout << endl;

return 0;

}

rbegin和rend

<code>reverse_iterator rbegin();

const_reverse_iterator rbegin() const;

reverse_iterator rend();

const_reverse_iterator rend() const;

两个接口函数用于获取反向迭代器。

begin用于获取指向尾元素反向迭代器，end用于获取指向首元素上一位反向迭代器。

代码案例：

#include<iostream>

#include<vector>

using namespace std;

int main()

{

vector<int> vec({ 1,2,3,4,5,6,7 });

vector<int>::reverse_iterator rit = vec.rbegin();

while (rit != vec.rend()) {

cout << *rit << " ";

++rit;

}

cout << endl;

return 0;

}

cbegin，cend，crbegin和crend

这四个是C++11的新增语法，为了支持const类型的vector对象而重载进来的。和非const类型的迭代器接口的本质区别是，通过它们获取的迭代器只能读取元素内容，不能改动。

string中也提到过，这里不多赘述。

🔥元素获取

vector对象的元素同时支持以下几种元素获取方式

operator[ ]重载，at访问，front获取首元素，back获取尾元素

<code>operator[]和at获取元素的区别：当下标越界时，使用operator[]获取报错；at获取抛异常。

代码案例：

#include<iostream>

#include<vector>

using namespace std;

int main()

{

vector<int> vec({ 1,2,3,4 });

for (int i = 0; i < vec.size(); i++) {

cout << vec[i] << " ";

cout << vec.at(i) << " ";

}

cout << endl;

cout << vec.front() << " ";

cout << vec.back() << endl;

return 0;

}

🔥容量接口

通过这些接口可以获取当前对象容量信息。

size

<code>size_type size() const;

返回vector中的元素个数。

这个vector对象返回的元素个数size并不一定等于capacity。

代码案例：

#include <iostream>

#include <vector>

using namespace std;

int main()

{

vector<int> myints;

cout << "0. size: " << myints.size() << '\n';

for (int i = 0; i < 10; i++) myints.push_back(i);

cout << "1. size: " << myints.size() << '\n';

myints.insert(myints.end(), 10, 100);

cout << "2. size: " << myints.size() << '\n';

myints.pop_back();

cout << "3. size: " << myints.size() << '\n';

return 0;

}

capacity

<code>size_type capacity() const;

获取vector对象的容量大小。当你对vector对象执行元素插入，空间不够时，会自动改变capacity并扩容。

代码案例：

// 比较size和capacity

#include <iostream>

#include <vector>

using namespace std;

int main()

{

vector<int> myvector;

// set some content in the vector:

for (int i = 0; i < 100; i++) myvector.push_back(i);

cout << "size: " << (int)myvector.size() << '\n';

cout << "capacity: " << (int)myvector.capacity() << '\n';

return 0;

}

有关size和capacity的大小问题，不同编译器的实现不同，运行上面代码过程中产生的结果也可能不同。

但任何情况下，size都是小于等于capacity的。

reserve

<code>void reserve (size_type n);

reserve可以用来改变vector对象的容量capacity。

但不会影响size以及当前对象已有元素。

代码案例：

#include<iostream>

#include<vector>

using namespace std;

int main()

{

vector<int> v({ 1,2,3,4 });

cout << v.size() << endl;

cout << v.capacity() << endl;

cout << endl;

v.reserve(30);

cout << v.size() << endl;

cout << v.capacity() << endl;

return 0;

}

resize

<code>void resize (size_type n, value_type val = value_type());

resize可以用来改变vector的size。

当n小于size时，将内容减少到其前n个元素，删除超出它们的元素。

当n大于size时，对于vector对象中已经存在的元素不做改动，对于尚未定义的元素空间用val填充。

当n大于capacity时，则会重新分配内存空间（扩容）。

代码案例：

#include<iostream>

#include<vector>

using namespace std;

int main()

{

vector<int> v({ 1,2,3,4 });

cout << v.size() << endl;

cout << v.capacity() << endl;

cout << endl;

v.resize(15, -1);

cout << v.size() << endl;

cout << v.capacity() << endl;

for (int i = 0; i < v.size(); i++) {

cout << v[i] << " ";

}

cout << endl;

return 0;

}

reserve负责开辟空间，当知道需要多少空间时，可以帮助缓解vector增容的代价。

resize在开辟空间时会初始化，同时影响size。

reserve和resize都不会进行缩容，如果有缩容需要，可以使用<code>shrink_to_fit();。

empty

判断vector对象是否为空，为空返回1，非空返回0。简单说：判断size是否为0。

🔥vector对象增删查改

push_back

尾插一个元素，capacity不够时自动扩容。

pop_back

尾删一个元素。

代码案例：

<code>#include<vector>

using namespace std;

int main()

{

vector<int> v;

v.push_back(1);

v.push_back(2);

v.push_back(3);

v.push_back(4);

for (int i = 0; i < v.size(); i++) {

cout << v[i] << " ";

}

cout << endl;

cout << v[v.size() - 1] << " ";

v.pop_back();

cout << v[v.size() - 1] << " ";

v.pop_back();

cout << v[v.size() - 1] << " ";

cout << endl;

cout << v.size() << endl;

return 0;

}

insert

insert用于在指定位置插入元素。

此方法有三个重载形式：

single element (1)

<code>iterator insert (iterator position, const value_type& val);

将元素val插入到迭代器position指向的元素之前。

如果position指向end();迭代器，则将元素添尾插。

同时，此函数存在一个返回值，指向新插入的元素。

fill (2)

void insert (iterator position, size_type n, const value_type& val);

此方法在position指向元素之前插入n个val元素。

无返回值

range (3)

template <class InputIterator>

void insert (iterator position, InputIterator first, InputIterator last);

此方法将位于[first,last)区间的元素按顺序插入到position指向的元素之前。

无返回值。

代码案例：

#include<iostream>

#include<vector>

using namespace std;

int main()

{

vector<int> v({ 1,2,3,4 });

vector<int>::iterator it = v.begin() + 1;

// (1)

it = v.insert(it, 100);

for (auto e : v) cout << e << " ";

cout << endl;

// (2)

v.insert(it, 3, 0);

for (auto e : v) cout << e << " ";

cout << endl;

// (3)

v.insert(v.end(), v.begin() + 1, v.begin() + 4);

for (auto e : v) cout << e << " ";

cout << endl;

return 0;

}

erase

可以删除一个迭代器指向的元素，也可以删除一个迭代器区间内的元素。

<code>iterator erase (iterator position);

iterator erase (iterator first, iterator last);

这两个函数都存在一个返回值，返回被删除部分的下一个元素（如果没有下一个元素，则为end()）的迭代器。

代码案例：

#include<iostream>

#include<vector>

using namespace std;

int main()

{

vector<int> v({ 1,2,3,4 });

vector<int>::iterator it = v.begin() + 1;

cout << *it << " ";

it = v.erase(it);

cout << *it << endl;

it = v.erase(it, v.end());

if (it == v.end())

cout << "it == v.end()" << endl;

return 0;

}

clear

删除vector对象中的所有元素，同时将size置零。

代码案例：

<code>#include<iostream>

#include<vector>

using namespace std;

int main()

{

vector<int> v({ 1,2,3,4 });

cout << v.size() << endl;

for (auto e : v)cout << e << " ";

cout << endl;

v.clear();

cout << v.size() << endl;

for (auto e : v)cout << e << " ";

cout << endl;

return 0;

}

结语

vector相比string来说接口少了很多，也有很多逻辑相同之处，所以有些内容就没有细讲。使用oj刷题时，常常会用到vector，所以熟练掌握vector接口是非常必要。更详细的内容大家也可以参考STL文档，后期还有一些比较重要的非成员函数重载，都会纳入我们的讲解范围。

本篇博客的内容到这里就结束了，博主后续还会继续分享STL相关的内容，感谢大家的支持！♥