10_【C++初阶】七、STL---vector 介绍及使用
「前言」文章的大致内容是 vector的介绍和使用。
一、vector的介绍
前面学习了 string类，所以 vector 的学习成本很低，因为接口都大致相同，功能也一致，而且少了很多冗余。本文只对重点作出讲解，有需要还得是查文档，重点还是 vector 的模拟实现
- 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
- vector 本质就是顺序表
template < class T, class Alloc = allocator<T> > class vector; // generic template
class Alloc = allocator
使用 vector 要包含 vector 的头文件
#include <vector>
二、vector的使用
2.1 Construct
常用的几个，空间配置器不用理会
| 构造函数声明 | 接口说明 |
| ———————————————————— | ———————— |
| vector()（重点） | 无参构造 |
| vector（size_type n, const value_type& val = value_type()） | 构造并初始化n个val |
| vector (const vector& x)（重点） | 拷贝构造 |
| vector (InputIterator first, InputIterator last) | 使用迭代器进行初始化构造 |
成员类型：
value_type 就是第一个模板参数 （T）， size_type 与 size_t 的用法一致，无符号
构造某个类型的容器
vector<int> v1; //构造int类型的容器
vector<double> v2; //构造double类型的容器
测试代码
void Test_vector()
{
vector<int> v1;//无参构造
vector<int> v2(10, 1);//构造并初始化10个1
vector<int> v3(v2);//拷贝构造
vector<int> v4(v2.begin(), v2.end());//使用迭代器区间进行初始化构造
}
2.2 operator=
测试代码
void Test_vector()
{
vector<int> v1(10, 1);//构造并初始化10个1
vector<int> v2；
v2 = v1;//赋值重载
}
析构函数不解释了，程序结束自动调用
2.3 Iterators
vector 的迭代器也是指针，与string 一样，但不是所有的迭代器都是指针，范围 for 底层就是迭代器
常用接口：
| iterator的使用 | 接口说明 |
| ————– | —————————————————— |
| begin()重点 | 获取第一个数据位置的iterator/const_iterator |
| end()重点 | 获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator |
| rbegin() | 获取最后一个数据位置的reverse_iterator |
| rend() | 获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator |
示意图：
测试代码
void Test_vector()
{
vector<int> v1(10, 1);//构造并初始化10个1
vector<int>::iterator it = v1.begin();
while (it != v1.end())
{
cout << *it;
++it;
}
cout << endl;
for (auto e : v1)
{
cout << e;
}
cout << endl;
}
运行结果
2.4 Capacity
常用接口：
| 容量空间 | 接口说明 |
| ————— | ——————– |
| size | 获取数据个数 |
| capacity | 获取容量大小 |
| empty | 判断是否为空 |
| resize（重点） | 改变vector的size |
| reserve（重点） | 改变vector的capacity |
通过reserse函数改变容器的最大容量，resize函数改变容器中的有效元素个数
reserve规则：
- 当所给值大于容器当前的 capacity时，将capacity扩大到该值
- 当所给值小于容器当前的 capacity时，什么也不做
resize规则：
- 当所给值大于容器当前的 size时，将size扩大到该值，扩大的元素为第二个所给值，若未给出，则默认为0
- 当所给值小于容器当前的 size时，将size缩小到该值
要注意一下 capacity 的扩容问题
VS下测试 vector 的默认扩容机制
// 测试vector的默认扩容机制
void TestVectorExpand()
{
size_t sz;
vector<int> v;
sz = v.capacity();
cout << "making v grow:\n";
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
v.push_back(i);
if (sz != v.capacity())
{
sz = v.capacity();
cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
}
}
}
运行结果，VS下使用的 vector 基本是按照1.5倍方式扩容
Linux 下测试 vector 的默认扩容机制，Linux 下使用的 vector 基本是按照2倍方式扩容
2.5 Element access
常用接口：
| 函数接口 | 接口说明 |
| ——————– | ———————— |
| operator[]（重点） | 使 vector 像数组一样访问 |
2.6 Modifiers
常用接口：
| 函数接口 | 接口说明 |
| —————— | ———————— |
| push_back（重点） | 尾插 |
| pop_back（重点） | 尾删 |
| insert | 在position之前插入val |
| erase | 删除position位置的数据 |
| swap | 交换两个vector的数据空间 |
注意：还有一个 find 接口，查找（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口）
vector 并没有实现 « 、 » 这两个操作符的重载，因为压根不需要，遍历使用 [] 和 迭代器就可以完成
vector可以代替 string 吗？
- 不可以！因为有 ‘\0’，在操作上 +=、find、«、»的差异，vector是针对泛型（int、double等），所以 vector 无法替代 string
vector 的常用接口就这些了，比 string 简洁多了
————— END —————
「 作者 」 枫叶先生
「 更新 」 2023.1.31
「 声明 」 余之才疏学浅，故所撰文疏漏难免，
或有谬误或不准确之处，敬请读者批评指正。
10_【C++初阶】七、STL---vector 介绍及使用
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