vector容器，resize/reserve/assign总结

左手的ㄟ右手 2022-11-13 11:18 187阅读 0赞

参考 [《std::vector》][std_vector]

vector属性

*  capacity  
    返回当前存储空间能够容纳的元素数
 *  size  
    返回容器中的元素数，即 std::distance(begin(), end())
 *  max\_size  
    此值通常反映容器大小上的理论极限，即理论上可申请到的最大容量大小。

vector成员方法

*  reserve( n )  
    增加 vector 的容量到大于或等于 n 的大小。  
    若 n > capacity() ，则扩容。**分配新存储，并将原空间元素拷贝到新空间内**，  
    若 n < capacity() ，缩容？，NO，**该方法不做任何事**。
 *  resize( count )  
    重设容器大小以容纳 count 个元素。
    
     *  若 count < size ，则减小容器元素（从尾部删除）到 count 个，
     *  若 count > size ，则容器增加若干个元素，直至size == count
 *  assign( . . )  
    替换容器的内容。主要有三种方式
    
    1.  assign( size\_type count, const T& value ); 替换为 count个value
    2.  assign( InputIt first, InputIt last ); 替换为迭代中指向的内容
    3.  assign( std::initializer\_list ilist ); 来自 initializer\_list ilist 的元素替换内容

--------------------

vector使用默认方式实例化产生的对象为空对象。

vector<int> vec;
    	if (vec.empty())		// 容器为空
    	{
        
    		cout << "The current size is :" << vec.size()  << "\n"
    			<< "The available space is: " << vec.capacity() << endl;
    	}

##### 有关vector::reserve()的使用 #####

reserve()一般用作预分配容器大小，类似于数组操作的 `int arr[10]` 预先申请10个空间，但此时空间内的元素并没有使用。而我们之后使用 push\_back() 等操作时，才会对容器内的空间进行使用。

使用场景：  
vector容器是一种不定长（自增）的顺序表，原理是在我们使用时预先分配一定的空间比如10，当我们使用超过10个时，容器内部进行扩容（1.5倍或2倍扩容），扩容后容器容量为20，那么下一次扩容为40，…80 … 160 。 而每一次的扩容都需要将之前旧空间内的数据拷贝到新的空间内，会产生一定的开销。

而如果我们预先知道我们将使用到多大空间时，就可以使用reserve()一次扩容到足够的空间，节省了许多不必要的操作消耗。

下面这个小程序就测试了，10000个数据vector需要扩容24次，容量达到 12138 。

#include <iostream>
    #include <vector>
    
    using namespace std;
    
    
    int main()
    {
        
    	vector<int> vec;
    
    	int* ptr = vec.data();	// 0x00000000
    	int cnt = 0;
    
    	int num = 10000;			// 测试 1万个数据，vector需要扩容几次
    	while (num--)
    	{
        
    		vec.push_back(num);
    		if (ptr != vec.data())	// 保存数据的首地址不同，即发生了扩容，更换了保存数据的空间位置
    		{
        
    			cnt++;
    			ptr = vec.data();
    		}
    	}
    	cout << "cnt = " << cnt << endl;	// cnt = 24
    
    	return 0;
    }

当我们修改程序，添加`vec.reserve(10000); // 预先分配 10000 个空间` 这样一条语句时，程序的执行结果将会是 cnt = 0 size = 10000 。

下面是对vec.reserve() 使用的测试，当我们增大扩容时，将会按照我们期望的那样操作，而当我们进行减少扩容时，此语句将会被忽略。

#include <iostream>
    #include <vector>
    
    using namespace std;
    
    
    int main()
    {
        
    	// vector使用默认方式实例化产生的对象为空对象。
    	vector<int> vec;
    	if (vec.empty())		// 容器为空
    	{
        
    		cout << "The current size is :" << vec.size() << "\n"
    			<< "The available space is: " << vec.capacity() << "\n"
    			<< "------------------------" << endl;
    	}
    
    
    
    
    	vec.reserve(10);			// 预分配容器空间，10个
    
    	cout << "The current size is :" << vec.size() << "\n"		// 当前的元素个数
    		<< "The available space is: " << vec.capacity() << "\n";	// 当前的容量大小
    	for (auto const& v : vec) cout << v << " ";						// 当前的元素内容					
    	cout << "\n------------------------" << endl;
    
    
    
    
    
    	vec.reserve(5);			// 预分配空间减少到 5个， 此语句无效
    
    	cout << "The current size is :" << vec.size() << "\n"
    		<< "The available space is: " << vec.capacity() << "\n";
    	for (auto const& v : vec) cout << v << " ";
    	cout << "\n------------------------" << endl;
    
    
    	return 0;
    }
    
    /* 
    输出:
    		The current size is : 0
    		The available space is: 0
    		------------------------
    		The current size is : 0
    		The available space is: 10
    
    		------------------------
    		The current size is : 0
    		The available space is: 10
    
    		------------------------
    
    */

##### 有关vector::resize()的使用 #####

resize()一般用作改变容器内现有元素的数量，有时候也可以充当初始化的手段使用。

1.  使用vector::resize()，**申请的元素默认值为0** 。（当申请的元素个数 > 容器容量时，扩容）

vec.resize(5);			// 申请5个元素，初始化为0	
    
    	cout << "The current size is :" << vec.size() << "\n"		// 当前的元素个数
    		<< "The available space is: " << vec.capacity() << "\n";	// 当前的容量大小
    	for (auto const& v : vec) cout << v << " ";						// 当前的元素内容					
    	cout << "\n------------------------" << endl;
    	/*
    	输出：
    		The current size is :5
    		The available space is: 5
    		0 0 0 0 0
    		------------------------
    */

1.  使用vector::resize()，申请的元素，可以指定初始化的值。  
    使用指定初始化的申请元素时，如果是增加元素，将会**保留原来的元素，对新增加的元素设置初值**

// vec = {0 0 0 0 0};
    	int a = 5;
    	vec.resize(10,a);			// 申请10个元素，初始化为指定的变量 a	
    
    	cout << "The current size is :" << vec.size() << "\n"
    		<< "The available space is: " << vec.capacity() << "\n";
    	for (auto const& v : vec) cout << v << " ";
    	cout << "\n------------------------" << endl;
    	/*
    	输出：
    		The current size is :10
    		The available space is: 10
    		0 0 0 0 0 5 5 5 5 5
    		------------------------
    */

1.  使用vector::resize()，申请的元素，可以指定初始化的值。  
    使用指定初始化的申请元素时，如果是减少元素，则该初值无用。  
    具体操作过程为，从**尾部开始删除元素，直至容器内元素达到要求**，实际上只是修改了size属性的值。  
    且，减少元素的过程**不会改变容器的容量**。

// vec = {0 0 0 0 0 5 5 5 5 5};
    	vec.resize(3, a);			// 申请10个元素，初始化为指定的变量 a	
    
    	cout << "The current size is :" << vec.size() << "\n"
    		<< "The available space is: " << vec.capacity() << "\n";
    	for (auto const& v : vec) cout << v << " ";
    	cout << "\n------------------------" << endl;
    	/*
    	输出：
    		The current size is :3
    		The available space is: 10
    		0 0 0
    		------------------------
    */

测试代码：

#include <iostream>
    #include <vector>
    
    using namespace std;
    
    int main()
    {
        
    	vector<int> vec;
    	if (vec.empty())		// 容器为空
    	{
        
    		cout << "The current size is :" << vec.size() << "\n"
    			<< "The available space is: " << vec.capacity() << "\n"
    			<< "------------------------" << endl;
    	}
    
    
    
    
    	vec.resize(5);			// 申请5个元素，初始化为0	
    
    	cout << "The current size is :" << vec.size() << "\n"		// 当前的元素个数
    		<< "The available space is: " << vec.capacity() << "\n";	// 当前的容量大小
    	for (auto const& v : vec) cout << v << " ";						// 当前的元素内容					
    	cout << "\n------------------------" << endl;
    
    
    
    
    
    	int a = 5;
    	vec.resize(10, a);			// 申请10个元素，初始化为指定的变量 a	
    
    	cout << "The current size is :" << vec.size() << "\n"
    		<< "The available space is: " << vec.capacity() << "\n";
    	for (auto const& v : vec) cout << v << " ";
    	cout << "\n------------------------" << endl;
    
    
    
    
    
    	vec.resize(3, a);			// 申请10个元素，初始化为指定的变量 a	
    
    	cout << "The current size is :" << vec.size() << "\n"
    		<< "The available space is: " << vec.capacity() << "\n";
    	for (auto const& v : vec) cout << v << " ";
    	cout << "\n------------------------" << endl;
    
    
    
    
    	vec.clear();			// 清理所有元素	
    
    	cout << "The current size is :" << vec.size() << "\n"
    		<< "The available space is: " << vec.capacity() << "\n";
    	for (auto const& v : vec) cout << v << " ";
    	cout << "\n------------------------" << endl;
    
    
    	/*
    	输出：
    		The current size is :0
    		The available space is: 0
    		------------------------
    		The current size is :5
    		The available space is: 5
    		0 0 0 0 0
    		------------------------
    		The current size is :10
    		The available space is: 10
    		0 0 0 0 0 5 5 5 5 5
    		------------------------
    		The current size is :3
    		The available space is: 10
    		0 0 0
    		------------------------
    		The current size is :0
    		The available space is: 10
    
    		------------------------
    	*/
    	return 0;
    }

##### vector::reserve() 与 vector::resize() 容易被混淆，这里简单列举一下两者区别 #####

*  首先，resize()是在我们**使用容器时**，进行操作的，如果容器的容量不足够我们使用，我们需要扩容。因此**resize()应该具有扩容的功能**。
 *  而，reserve()是在我们**使用容器前**，进行操作的，我们需要预估容器的使用规模，从而预先分配足以容纳这些数据的容量。

下面是几个简单的例子，有助于了解具体过程。ps：vec.data()不同，表示进行了扩容。

int main()
    {
        
    	vector<int> vec;
    
    	vec.reserve(100);	// 预分配100个空间的容量
    	vec.resize(50);	// 增加50个值为0的元素
    	cout << vec.size() << "  " << vec.capacity() << " " << (void*)vec.data() << endl;
    	cout << "--------------------" << endl;
    
    
    	// resize()
    	// 重新申请150个元素，如果申请的数量超过空间容量，将重新分配空间
    
    	vec.resize(100);		// 申请100个元素，不扩容
    	cout << vec.size() << "  " << vec.capacity() << " " << (void*)vec.data() << endl;
    	vec.resize(300);		// 申请300个元素， 扩容
    	cout << vec.size() << "  " << vec.capacity() << " " << (void*)vec.data() << endl;
    	cout << "--------------------" << endl;
    
    
    	// reserve(n) 
    	// 设置容器空间的尺寸/容量，如果 n 大于当前容量，将扩容，申请新的空间
    	//							如果 n 小于当前容量，无需改变空间位置
    
    	vec.reserve(50);		// 缩小容量，此语句将不会生效
    	cout << vec.size() << "  " << vec.capacity() << " " << (void*)vec.data() << endl;
    	vec.reserve(500);		// 扩容，申请一片可以容纳500个元素的空间，将原空间元素拷贝至新的空间
    	cout << vec.size() << "  " << vec.capacity() << " " << (void*)vec.data() << endl;
    
    	/*
    	输出：
    		50  100 013CEA50
    		--------------------
    		100  100 013CEA50
    		300  300 013D1C58
    		--------------------
    		300  300 013D1C58
    		300  500 013D2138
    	*/
    }

##### 有关vector::assign()的使用 #####

assign给出的定义是替换容器的内容。其中在它的第一中使用方式与resize()非常相似。见下示例：

int main()
    {
        
    	vector<int> vec1, vec2;
    
    	vec1.assign(10, 1);
    
    	cout << "The current size is :" << vec1.size() << "\n"		// 当前的元素个数
    		<< "The available space is: " << vec1.capacity() << "\n";	// 当前的容量大小
    	for (auto const& v : vec1) cout << v << " ";						// 当前的元素内容					
    	cout << "\n------------------------" << endl;
    
    	vec2.resize(10, 1);
    
    	cout << "The current size is :" << vec2.size() << "\n"		// 当前的元素个数
    		<< "The available space is: " << vec2.capacity() << "\n";	// 当前的容量大小
    	for (auto const& v : vec2) cout << v << " ";						// 当前的元素内容					
    	cout << "\n------------------------" << endl;
    
    	/*
    	输出：
    		The current size is :10
    		The available space is: 10
    		1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
    		------------------------
    		The current size is :10
    		The available space is: 10
    		1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
    		------------------------
    */
    
    	return 0;
    }

下面通过一个测试搞清楚这两个函数的区别。  
这里再次强调一下两个函数的更能定义：

*  resize():重设容器大小
 *  assign():替换容器的内容

而正如它们定义的那样，resize会把容器的size属性的值修改，而assign会把范围内的元素全部替换，之后再把size属性的值修改。详见下面代码与测试截图：

int main()
    {
        
    	vector<int> vec;
    
    	vec.assign({
         1,2,3,4,5,6,7,8,9 });	// 列表初始化 std::initializer_list
    
    	cout << "The current size is :" << vec.size() << "\n"		// 当前的元素个数
    		<< "The available space is: " << vec.capacity() << "\n";	// 当前的容量大小
    	for (auto const& v : vec) cout << v << " ";						// 当前的元素内容					
    	cout << "\n------------------------" << endl;
    
    
    
    	vec.assign(5, 1);
    	// vec.resize(5, 1);
    
    
    	cout << "The current size is :" << vec.size() << "\n"		
    		<< "The available space is: " << vec.capacity() << "\n";
    	for (auto const& v : vec) cout << v << " ";								
    	cout << "\n------------------------" << endl;
    
    	/*
    	使用vec.assign(5, 1);输出
    		The current size is :9
    		The available space is: 9
    		1 2 3 4 5 6 7 8 9
    		------------------------
    		The current size is :5
    		The available space is: 9
    		1 1 1 1 1
    		------------------------
    
    	使用vec.resize(5, 1);输出
    		The current size is :9
    		The available space is: 9
    		1 2 3 4 5 6 7 8 9
    		------------------------
    		The current size is :5
    		The available space is: 9
    		1 2 3 4 5
    		------------------------
    */
    
    	return 0;
    }

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![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

[std_vector]: https://zh.cppreference.com/w/cpp/container/vector
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxOTkzMg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221022/ead8a2171ee84dd28c426e0019b19e5d.png
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