C++-STL-组件(一)-容器02：vector（动态数组）【一维：vector＜int＞ obj(m)】【二维：vector＜vector＜int＞＞ obj(m, vector＜int＞(n)】

系统管理员 2023-09-28 10:49 9阅读 0赞

## 一、什么是vector ##

向量（Vector）是一个封装了动态大小数组的顺序容器（Sequence Container）。跟任意其它类型容器一样，它能够存放各种类型的对象。可以简单的认为，向量是一个能够存放任意类型的动态数组。

### 1、vector容器基本概念 ###

vector的数据安排以及操作方式，与array非常相似，两者的唯一差别在于空间的运用的灵活性。

*  Array是**静态空间**，一旦配置了就不能改变，要换大一点或者小一点的空间，可以，一切琐碎得由自己来，首先配置一块新的空间，然后将旧空间的数据搬往新空间，再释放原来的空间。
 *  Vector是**动态空间**，随着元素的加入，它的内部机制会自动扩充空间以容纳新元素。因此vector的运用对于内存的合理利用与运用的灵活性有很大的帮助，我们再也不必害怕空间不足而一开始就要求一个大块头的array了。

Vector的实现技术，关键在于其对大小的控制以及重新配置时的数据移动效率，一旦vector旧空间满了，如果客户每新增一个元素，vector内部只是扩充一个元素的空间，实为不智，因为所谓的扩充空间(不论多大)，一如刚所说，是”配置新空间-数据移动-释放旧空间”的大工程,时间成本很高，应该加入某种未雨绸缪的考虑，稍后我们便可以看到vector的空间配置策略。

![在这里插入图片描述][17107abd1b0a4585807f8e8ae6c458b4.png_pic_center]

### 2、vector迭代器 ###

Vector维护一个线性空间，所以不论元素的型别如何，普通指针都可以作为vector的迭代器，因为vector迭代器所需要的操作行为，如operaroe\*, operator->, operator++, operator–, operator+, operator-, operator+=, operator-=, 普通指针天生具备。

Vector支持随机存取，而普通指针正有着这样的能力。所以vector提供的是随机访问迭代器(Random Access Iterators).

根据上述描述，如果我们写如下的代码：

Vector<int>::iterator it1;
    Vector<Teacher>::iterator it2;

*  it1的型别其实就是Int\*；
 *  it2的型别其实就是Teacher\*；

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
    #include<iostream>
    #include<vector>
    using namespace std;
    
    int main(){
        
    
    	vector<int> v;
    	for (int i = 0; i < 10;i ++){
        
    		v.push_back(i);
    		cout << v.capacity() << endl;  // v.capacity()容器的容量
    	}
    
    
    	system("pause");
    	return EXIT_SUCCESS;
    }

### 3、vector的数据结构 ###

Vector所采用的数据结构非常简单，线性连续空间，它以两个迭代器\_Myfirst和\_Mylast分别指向配置得来的连续空间中目前已被使用的范围，并以迭代器\_Myend指向整块连续内存空间的尾端。

为了降低空间配置时的速度成本，vector实际配置的大小可能比客户端需求大一些，以备将来可能的扩充，这边是容量的概念。换句话说，一个vector的容量永远大于或等于其大小，一旦容量等于大小，便是满载，下次再有新增元素，整个vector容器就得另觅居所。

注意：

*  所谓动态增加大小，并不是在原空间之后续接新空间(因为无法保证原空间之后尚有可配置的空间)，而是一块更大的内存空间，然后将原数据拷贝新空间，并释放原空间。
 *  因此，对vector的任何操作，一旦引起空间的重新配置，指向原vector的所有迭代器就都失效了。这是程序员容易犯的一个错误，务必小心。

### 4、vector常用API操作 ###

#### 4.1 vector构造函数 ####

vector<T> v; //采用模板实现类实现，默认构造函数
    vector(v.begin(), v.end());//将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
    vector(n, elem);//构造函数将n个elem拷贝给本身。
    vector(const vector &vec);//拷贝构造函数。
    
    //例子 使用第二个构造函数 我们可以...
    int arr[] = {
        2,3,4,1,9};
    vector<int> v1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));

#### 4.2 vector常用赋值操作 ####

assign(beg, end);//将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
    assign(n, elem);//将n个elem拷贝赋值给本身。
    vector& operator=(const vector  &vec);//重载等号操作符
    swap(vec);// 将vec与本身的元素互换。

#### 4.3 vector大小操作 ####

size();//返回容器中元素的个数
    empty();//判断容器是否为空
    resize(int num);//重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
    resize(int num, elem);//重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长>度的元素被删除。
    capacity();//容器的容量
    reserve(int len);//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。

#### 4.4 vector数据存取操作 ####

at(int idx); //返回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range异常。
    operator[];//返回索引idx所指的数据，越界时，运行直接报错
    front();//返回容器中第一个数据元素
    back();//返回容器中最后一个数据元素

#### 4.5 vector插入和删除操作 ####

insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele.
    push_back(ele); //尾部插入元素ele
    pop_back();//删除最后一个元素
    erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
    erase(const_iterator pos);//删除迭代器指向的元素
    clear();//删除容器中所有元素

### 5、vector小案例 ###

#### 5.1 巧用swap，收缩内存空间 ####

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
    #include<iostream>
    #include<vector>
    using namespace std;
    
    int main(){
        
    
    	vector<int> v;
    	for (int i = 0; i < 100000;i ++){
        
    		v.push_back(i);
    	}
    
    	cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;
    	cout << "size:" << v.size() << endl;
    
    	//此时 通过resize改变容器大小
    	v.resize(10);
    
    	cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;
    	cout << "size:" << v.size() << endl;
    
    	//容量没有改变
    	vector<int>(v).swap(v);
    
    	cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;
    	cout << "size:" << v.size() << endl;
    
    
    	system("pause");
    	return EXIT_SUCCESS;
    }

#### 5.2 reserve预留空间 ####

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
    #include<iostream>
    #include<vector>
    using namespace std;
    
    int main(){
        
    
    	vector<int> v;
    
    	//预先开辟空间
    	v.reserve(100000);
    
    	int* pStart = NULL;
    	int count = 0;
    	for (int i = 0; i < 100000;i ++){
        
    		v.push_back(i);
    		if (pStart != &v[0]){
        
    			pStart = &v[0];
    			count++;
    		}
    	}
    
    	cout << "count:" << count << endl;
    
    	system("pause");
    	return EXIT_SUCCESS;
    }

打印结果：

#include<stdio.h>
    #include<vector>
    
    using namespace std;
    
    int main() {
        
        vector<int> arr; // 创建动态数组arr
    
        // 向动态数组arr中压入元素
        for(int i = 0; i < 5; i++){
        
            arr.push_back(i);
        }
    
        // 打印
        for(int i = 0; i < 5; i++){
        
            printf("打印结果：%d\n", i);
        }
    
        return 0;
    }

打印结果：

打印结果：0
    打印结果：1
    打印结果：2
    打印结果：3
    打印结果：4
    
    Process finished with exit code 0

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参考资料：  
[C++ vector 容器浅析][C_ vector]  
[C++使用技巧（二十四）:回顾vector用法及多维数组使用][C_vector]

[17107abd1b0a4585807f8e8ae6c458b4.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/17107abd1b0a4585807f8e8ae6c458b4.png#pic_center
[C_ vector]: https://www.runoob.com/w3cnote/cpp-vector-container-analysis.html
[C_vector]: https://blog.csdn.net/weixin_41194129/article/details/123602353