目錄

引言

vector容器的基本概念

1.功能

2.動態(tài)大小

3.動態(tài)擴(kuò)展

vector的接口

1.vector的迭代器

2.vector的初始化與銷毀

3.vector的容量操作

3.1 有效長度和容量大小

(1)使用示例

(2)擴(kuò)容機(jī)制

3.2 有效長度和容量操作

(1)reserve

(2)resize

4.vector的訪問操作

5.vector的修改操作

迭代器失效

結(jié)束語

---

引言

在我的博客?C++——string的了解和使用?中，我們學(xué)習(xí)了標(biāo)準(zhǔn)模板庫（STL）中的string的一些基礎(chǔ)內(nèi)容，今天我們來學(xué)習(xí) vector 。

vector容器的基本概念

在C++中，vector 是一個非常重要的容器，它屬于標(biāo)準(zhǔn)模板庫的一部分。vector 提供了一種動態(tài)數(shù)組的實(shí)現(xiàn)，可以在運(yùn)行時(shí)動態(tài)地增加或減少其大小，同時(shí)保持元素的連續(xù)存儲。

1.功能

vector是可變大小的序列容器，采用連續(xù)存儲空間存儲元素，可通過下標(biāo)高效訪問。

2.動態(tài)大小

與靜態(tài)數(shù)組不同，vector 的大小可以在運(yùn)行時(shí)動態(tài)地改變。此外，靜態(tài)數(shù)組內(nèi)數(shù)據(jù)通常存儲在棧上，而vector中數(shù)據(jù)存儲在堆上。

3.動態(tài)擴(kuò)展

動態(tài)擴(kuò)展的核心在于，當(dāng)現(xiàn)有內(nèi)存空間不足以滿足需求時(shí)，不是簡單地在原空間后續(xù)接新空間（這在連續(xù)內(nèi)存分配中通常是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)楹罄m(xù)空間可能已被其他程序或數(shù)據(jù)占用），而是采取以下步驟：

(1)分配新空間：找到一個足夠大的、連續(xù)的新內(nèi)存空間。這個新空間的大小要能夠容納原數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)。

(2)數(shù)據(jù)拷貝：將原內(nèi)存空間中的數(shù)據(jù)復(fù)制到新分配的內(nèi)存空間中。這個過程中需要確保數(shù)據(jù)的完整性和正確性。

(3)釋放原空間：在數(shù)據(jù)成功拷貝到新空間后，釋放原來的內(nèi)存空間。這一步是為了避免內(nèi)存泄漏。

(4)更新指針：將指向原內(nèi)存空間的指針更新為指向新內(nèi)存空間的指針。這樣，程序就可以繼續(xù)在新空間中操作數(shù)據(jù)。

此外，使用vector時(shí)必須包含頭文件 #include<vector> 。

vector的接口

我們使用如下文檔來輔助我們學(xué)習(xí)vector：

vector的接口詳細(xì)介紹

1.vector的迭代器

與string一樣，vector中也有迭代器。由于vector定義在vector類中，因此我們想要使用vector的迭代器需要通過域作用限定符訪問——vector<類型>::iterator 。

其中，begin()，end()，rbeign()，rend()的使用訪問方法與string中的類似，

我們來看看代碼演示：

int main()
{vector<int> vec = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };vector<int>::iterator it = vec.begin();cout << "順序遍歷：";while (it != vec.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;cout << "逆序遍歷：";vector<int>::reverse_iterator rit = vec.rbegin();while (rit != vec.rend()){cout << *rit << " ";++rit;}return 0;
}

輸出結(jié)果如下：

同樣的，vector也支持const_iterator：

int main()
{vector<int> vec = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };for (vector<int>::const_iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {std::cout << *it << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}

2.vector的初始化與銷毀

vector 類的賦值運(yùn)算符 operator= 被重載以支持將一個 vector 的內(nèi)容復(fù)制到另一個 vector 中。

vector 支持多種構(gòu)造函數(shù)，拷貝構(gòu)造以及賦值運(yùn)算符重載。

下面是一些簡單的使用：

void printVector(vector<int>& vec)
{	for (vector<int>::iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it){cout << *it << " ";}cout << endl;
}int main()
{vector<int> vec1;							for (int i = 0; i < 5; ++i){vec1.push_back(i);}vector<int> vec2(vec1.begin(), vec1.end());	vector<int> vec3(5, 5);						vector<int> vec4(vec3);						cout << "打印vec2: ";printVector(vec2);cout << "打印vec3: ";printVector(vec3);cout << "打印vec4: ";printVector(vec4);return 0;
}

輸出結(jié)果為：

int main()
{vector<int> vec1, vec2;for (int i = 0; i < 5; i++){vec1.push_back(i);}vec2 = vec1;printVector(vec2);return 0;
}

輸出結(jié)果為：

3.vector的容量操作

如下表格是關(guān)于vector的一些基礎(chǔ)的容量操作：

函數(shù)名稱	功能
size	返回vector的有效長度
capacity	返回vector的容量大小
clear	清空vector
empty	檢查vector是否為空，是則返回ture，否則返回false
reserve	請求改變vector的容量
resize	重新設(shè)置有效元素的數(shù)量，超過原來有效長度則用c字符填充

3.1 有效長度和容量大小

(1)使用示例

與 string類 類似，我們可以使用 size()返回容器的有效長度；capacity()返回容器的容量大小。

下面是簡單的測試用例：

int main()
{vector<int> vec = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };cout << vec.size() << endl;cout << vec.capacity() << endl;if (vec.empty()){cout << "vec為空" << endl;}else{cout << "vec不為空" << endl;}vec.clear();if (vec.empty()){cout << "vec為空" << endl;}else{cout << "vec不為空" << endl;}return 0;
}

輸出結(jié)果為：

通常來說，vector的有效長度和容量大小相同

(2)擴(kuò)容機(jī)制

接下來我們來看看vector的擴(kuò)容機(jī)制：

int main()
{size_t sz;vector<int> vec;sz = vec.capacity();cout << "making vec grow:" << endl;for (int i = 0; i < 100; ++i){vec.push_back(i);if (sz != vec.capacity()){sz = vec.capacity();cout << "capacity changed: " << sz << endl;}}
}

輸出結(jié)果為：

在vs2022中，vector是以1.5倍進(jìn)行擴(kuò)容處理的，

我們現(xiàn)在把這段代碼放到g++中運(yùn)行看看：

我們可以看到，在此環(huán)境中，vector是以二倍進(jìn)行擴(kuò)容的。

3.2 有效長度和容量操作

接下來我們來學(xué)習(xí)vector中的reserve和resize（這倆函數(shù)的使用與string中的差不多）。

(1)reserve

reserve 函數(shù)用于請求改變?nèi)萜鞯娜萘?#xff0c;即分配足夠的內(nèi)存空間以容納至少指定數(shù)量的元素

簡單使用一下：

int main()
{vector<int> vec;vec.reserve(10);cout << vec.capacity() << endl;return 0;
}

輸出結(jié)果為：

(2)resize

resize的使用有如下兩種：

resize(int num);

如果 num 小于當(dāng)前容器的大小，那么容器末尾的多余元素將被刪除。如果 num 大于當(dāng)前容器的大小，則容器將被擴(kuò)展，新添加的元素將被初始化為該類型的默認(rèn)值（對于內(nèi)置類型如 int，默認(rèn)值為 0）。

resize(int num, int elem);

這個方法同樣用于將 std::vector 的大小調(diào)整為 num，但在容器需要擴(kuò)展時(shí)，新添加的元素將被初始化為 elem 而不是默認(rèn)值。如果 num 小于當(dāng)前容器的大小，多余元素的處理方式與第一個 resize 方法相同，即被刪除。

簡單的使用一下：

int main()
{vector<int> vec = { 1,2,3,4,5 };vec.resize(3);for (int i = 0; i < vec.size(); i++){cout << vec[i] << " ";}cout << endl;vec.resize(4);for (int i = 0; i < vec.size(); i++){cout << vec[i] << " ";}cout << endl;vec.resize(5, 9);for (int i = 0; i < vec.size(); i++){cout << vec[i] << " ";}cout << endl;return 0;
}

輸出結(jié)果為：

4.vector的訪問操作

vector的訪問操作有如下幾個：

函數(shù)名稱	功能
operator[]	返回指定位置的元素，越界則報(bào)錯
at	返回指定位置的元素，越界則拋異常
front	返回字符串第一個元素
back	返回字符串最后一個元素

這些函數(shù)的用法也與string中的函數(shù)用法差不多，就不多介紹了，來看看代碼：

int main()
{vector<int> vec = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };for (int i = 0; i < vec.size(); i++){cout << vec[i] << " ";}cout << endl;for (int i = 0; i < vec.size(); i++){cout << vec.at(i) << " ";}cout << endl;cout << "front：" << vec.front() << endl;cout << "back：" << vec.back() << endl;return 0;
}

輸出結(jié)果為：

5.vector的修改操作

vector的修改操作有如下幾個：

函數(shù)名稱	功能
push_back	在數(shù)組后追加元素
pop_back	刪除數(shù)組最后一個元素
insert	在指定位置追加元素
assign	使用指定數(shù)組替換原數(shù)組
erase	刪除數(shù)組指定部分區(qū)間
swap	交換兩個數(shù)組

先來看看push_back()，pop_back()，assign()，swap() ：

int main()
{vector<int> vec1 = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };cout << "back:" << vec1.back() << endl;// 元素尾插vec1.push_back(10);// 元素尾刪cout << "back:" << vec1.back() << endl;vec1.pop_back();cout << "back:" << vec1.back() << endl;vector<int> vec2 = { 9,9,9,9,9 };vec2.assign(3, 3);for (int i = 0; i < vec2.size(); i++){cout << vec2[i] << " ";}cout << endl;vec2.swap(vec1);for (int i = 0; i < vec1.size(); i++){cout << vec1[i] << " ";}cout << endl;for (int i = 0; i < vec2.size(); i++){cout << vec2[i] << " ";}cout << endl;return 0;
}

輸出結(jié)果如下：

我們再來看看insert和erase：

insert函數(shù)：

來看代碼：

int main()
{vector<int> vec1(5, 10);vector<int>::iterator it = vec1.begin();it = vec1.insert(it, 100);cout << "vec1:";for (it = vec1.begin(); it < vec1.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;vec1.insert(it, 2, 1000);it = vec1.begin();cout << "vec1:";for (it = vec1.begin(); it < vec1.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;vector<int> vec2(2, 10000);it = vec1.begin();vec1.insert(it + 2, vec2.begin(), vec2.end());cout << "vec1:";for (it = vec1.begin(); it < vec1.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;return 0;
}

輸出結(jié)果為：

erase函數(shù)：

簡單的代碼演示如下：

int main()
{vector<int> vec = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };vector<int>::iterator it = vec.erase(vec.begin() + 3);	// 刪除值為3的元素it = vec.erase(it);	// 刪除值為4的元素for (int i = 0; i < vec.size(); i++){cout << vec[i] << " ";}cout << endl;it = vec.erase(vec.begin(), vec.begin() + 5);for (int i = 0; i < vec.size(); i++){cout << vec[i] << " ";}cout << endl;return 0;
}

輸出結(jié)果為：

迭代器失效

迭代器的主要作用就是讓算法能夠不用關(guān)心底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其底層實(shí)際就是一個指針，或者是對 指針進(jìn)行了封裝，比如：vector的迭代器就是原生態(tài)指針T* 。因此迭代器失效，實(shí)際就是迭代器 底層對應(yīng)指針?biāo)赶虻目臻g被銷毀了，而使用一塊已經(jīng)被釋放的空間，造成的后果是程序崩潰(即 如果繼續(xù)使用已經(jīng)失效的迭代器，程序可能會崩潰)。

以下可能會導(dǎo)致迭代器失效：

1.會引起其底層空間改變的操作，都有可能使迭代器失效

int main()
{vector<int> v{ 1,2,3,4,5,6 };auto it = v.begin();// 將有效元素個數(shù)增加到100個，多出的位置使用8填充，操作期間底層會擴(kuò)容// v.resize(100, 8);// reserve的作用就是改變擴(kuò)容大小但不改變有效元素個數(shù)，操作期間可能會引起底層容量改變// v.reserve(100);// 插入元素期間，可能會引起擴(kuò)容，而導(dǎo)致原空間被釋放// v.insert(v.begin(), 0);// v.push_back(8);// 給vector重新賦值，可能會引起底層容量改變//v.assign(100, 8);/*出錯原因：以上操作，都有可能會導(dǎo)致vector擴(kuò)容，也就是說vector底層原理舊空間被釋放掉，而在打印時(shí)，it還使用的是釋放之間的舊空間，在對it迭代器操作時(shí)，實(shí)際操作的是一塊已經(jīng)被釋放的空間，而引起代碼運(yùn)行時(shí)崩潰。解決方式：在以上操作完成之后，如果想要繼續(xù)通過迭代器操作vector中的元素，只需給it重新賦值即可。	   */while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;return 0;
}

2.指定位置元素的刪除操作--erase

int main()
{int a[] = { 1, 2, 3, 4 };vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));// 使用find查找3所在位置的iteratorvector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);// 刪除pos位置的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致pos迭代器失效。v.erase(pos);cout << *pos << endl; // 此處會導(dǎo)致非法訪問return 0;
}

3.與vector一樣，string在插入+擴(kuò)容操作+erase之后，迭代器也會失效

int main()
{string s("hello");auto it = s.begin();// 放開之后代碼會崩潰，因?yàn)閞esize到20會string會進(jìn)行擴(kuò)容// 擴(kuò)容之后，it指向之前舊空間已經(jīng)被釋放了，該迭代器就失效了// 后序打印時(shí)，再訪問it指向的空間程序就會崩潰//s.resize(20, '!');while (it != s.end()){cout << *it;++it;}cout << endl;it = s.begin();while (it != s.end()){it = s.erase(it);// 按照下面方式寫，運(yùn)行時(shí)程序會崩潰，因?yàn)閑rase(it)之后// it位置的迭代器就失效了// s.erase(it); ?++it;}return 0;
}

結(jié)束語

寫完啦~\(≧▽≦)/~

接下來會愈加忙碌，希望自己還能擠出時(shí)間寫博客=_=

感謝各位大佬的支持！！！

求點(diǎn)贊收藏評論關(guān)注！！！