C++ STL中vector（向量容器）使用简单介绍

原文：http://www.seacha.com/article.php/knowledge/cbase/2013/0903/2205.html

C++ vector（向量容器）是一个线性顺序结构。相当于数组，但其大小可以不预先指定，并且自动扩展。它可以像数组一样被操作，由于它的特性我们完全可以将vector 看作动态数组，或者作为动态内存。

 

在创建一个vector 后，它会自动在内存中分配一块连续的内存空间进行数据存储，初始的空间大小可以预先指定也可以由vector 默认指定，这个大小即capacity （）函数的返回值。当存储的数据超过分配的空间时vector 会重新分配一块内存块，但这样的分配是很耗时的，在重新分配空间时它会做这样的动作：

 

首先，vector 会申请一块更大的内存块；

然后，将原来的数据拷贝到新的内存块中；

其次，销毁掉原内存块中的对象（调用对象的析构函数）；

最后，将原来的内存空间释放掉。

 

如果vector 保存的数据量很大时，这样的操作一定会导致糟糕的性能（这也是vector 被设计成比较容易拷贝的值类型的原因）。所以说vector 不是在什么情况下性能都好，只有在预先知道它大小的情况下vector 的性能才是最优的。

 

 

vector 的特点：

 

(1) 指定一块如同数组一样的连续存储，但空间可以动态扩展。即它可以像数组一样操作，并且可以进行动态操作。通常体现在push_back() pop_back() 。

(2) 随机访问方便，它像数组一样被访问，即支持[ ] 操作符和vector.at()

(3) 节省空间，因为它是连续存储，在存储数据的区域都是没有被浪费的，但是要明确一点vector 大多情况下并不是满存的，在未存储的区域实际是浪费的。

(4) 在内部进行插入、删除操作效率非常低，这样的操作基本上是被禁止的。Vector 被设计成只能在后端进行追加和删除操作，其原因是vector 内部的实现是按照顺序表的原理。

(5) 只能在vector 的最后进行push 和pop ，不能在vector 的头进行push 和pop 。

(6) 当动态添加的数据超过vector 默认分配的大小时要进行内存的重新分配、拷贝与释放，这个操作非常消耗性能。 所以要vector 达到最优的性能，最好在创建vector 时就指定其空间大小。

 

Vectors 包含着一系列连续存储的元素,其行为和数组类似。访问Vector中的任意元素或从末尾添加元素都可以在常量级时间复杂度内完成，而查找特定值的元素所处的位置或是在Vector中插入元素则是线性时间复杂度。

 

1.Constructors 构造函数

 

vector<int> v1; //构造一个空的vector

vector<int> v1( 5, 42 ); //构造了一个包含5个值为42的元素的Vector

 

2.Operators 对vector进行赋值或比较

 

C++ Vectors能够使用标准运算符: ==, !=, <=, >=, <, 和 >.

要访问vector中的某特定位置的元素可以使用 [] 操作符.

 

两个vectors被认为是相等的,如果:

 

1.它们具有相同的容量

 

 

2.所有相同位置的元素相等.

 

vectors之间大小的比较是按照词典规则.

 

3.assign() 对Vector中的元素赋值

 

语法：

 

// 将区间[start, end]的元素赋到当前vector

void assign( input_iterator start, input_iterator end );

// 赋num个值为val的元素到vector中,这个函数将会清除掉为vector赋值以前的内容。

void assign( size_type num, const TYPE &val );

 

 

4.at() 返回指定位置的元素

 

语法：

 

TYPE at( size_type loc );//差不多等同v[i];但比v[i]安全;

 

5.back() 返回最末一个元素

 

6.begin() 返回第一个元素的迭代器

 

7.capacity() 返回vector所能容纳的元素数量(在不重新分配内存的情况下）

 

8.clear() 清空所有元素

 

9.empty() 判断Vector是否为空（返回true时为空）

 

10.end() 返回最末元素的迭代器(译注:实指向最末元素的下一个位置)

 

11.erase() 删除指定元素

 

语法：

 

iterator erase( iterator loc );//删除loc处的元素

iterator erase( iterator start, iterator end );//删除start和end之间的元素

 

12.front() 返回第一个元素的引用

 

13.get_allocator() 返回vector的内存分配器

 

14.insert() 插入元素到Vector中

 

语法：

 

//在指定位置loc前插入值为val的元素,返回指向这个元素的迭代器

iterator insert( iterator loc, const TYPE &val );

//在指定位置loc前插入num个值为val的元素

void insert( iterator loc, size_type num, const TYPE &val );

//在指定位置loc前插入区间[start, end]的所有元素

void insert( iterator loc, input_iterator start, input_iterator end );

 

15.max_size() 返回Vector所能容纳元素的最大数量（上限）

 

16.pop_back() 移除最后一个元素

 

17.push_back() 在Vector最后添加一个元素

 

18.rbegin() 返回Vector尾部的逆迭代器

 

19.rend() 返回Vector起始的逆迭代器

 

20.reserve() 设置Vector最小的元素容纳数量

 

//为当前vector预留至少共容纳size个元素的空间

 

21.resize() 改变Vector元素数量的大小

 

语法:

 

//改变当前vector的大小为size,且对新创建的元素赋值val

void resize( size_type size, TYPE val );

 

22.size() 返回Vector元素数量的大小

 

23.swap() 交换两个Vector

 

语法：

 

void swap( vector &from );

 

 

Vector用法 ：

 

1.声明：

 

一个vector类似于一个动态的一维数组。

 

vector<int> a; //声明一个元素为int类型的vector a

vectot<MyType> a; //声明一个元素为MyType类型的vector a

 

这里的声明的a包含0个元素，既a.size()的值为0，但它是动态的，其大小会随着数据的插入和删除改变而改变。

 

vector<int> a(100, 0); //这里声明的是一个已经存放了100个0的整数vector

 

你可以用以下的几种方法声明一个 vector 对象：

 

vector<float> v(5, 3.25); //初始化有5 个元素，其值都是3.25

vector<float> v_new1(v);

vector<float> v_new2 = v;

vector<float> v_new3(v.begin(), v.end());

 

这四个vector 对象是相等的，可以用operator==来判断。

 

2.向量操作

 

常用函数：

 

size_t size(); // 返回vector的大小，即包含的元素个数

void pop_back(); // 删除vector末尾的元素，vector大小相应减一

void push_back(); //用于在vector的末尾添加元素

T back(); // 返回vector末尾的元素

void clear(); // 将vector清空，vector大小变为0

 

其他访问方式：

 

 

cout<<a[5]<<endl;

cout<<a.at(5)<<endl;

 

以上区别在于后者在访问越界时会抛出异常，而前者不会。

 

3.遍历

 

(1). for(vector<datatype>::iterator it=a.begin(); it!=a.end();it++)

cout<<*it<<endl;

 

(2). for(int i=0;i<a.size;i++)

cout<<a[i]<<endl;

 

现在想得到容器中能保存的最大元素数量就可以用 vector 类的成员函数max_size()：

 

vector<shape>::size_type max_size = my_shapes.max_size();

 

当前容器的实际尺寸 --- 已有的元素个数用size()：

 

vector<shape>::size_type size = my_shapes.size();

 

就像size_type 描述了vector 尺寸的类型，value_type 说明了其中保存的对象的类型：

 

cout << "value type: " << typeid(vector<float>::value_type).name();

 

输出：

 

value type: float

 

可以用capacity()来取得vector 中已分配内存的元素个数：

 

vector<int> v;

vector<int>::size_type capacity = v.capacity();

 

vector 类似于数组，可以使用下标[]访问：

vector<int> v(10);

v[0] = 101;

 

注意到这里预先给10 个元素分配了空间。你也可以使用vector 提供的插入函数来动态的扩展容器。成员函数push_back()就在vector 的尾部添加了一个元素：

 

v.push_back(3);

 

也可以用insert()函数完成同样的工作：

 

v.insert(v.end(), 3);

 

这里insert()成员函数需要两个参数：一个指向容器中指定位置的迭代器(iterator)，一个待插

 

入的元素。insert()将元素插入到迭代器指定元素之前。

 

现在对迭代器(Iterator)做点解释。Iterator 是指针(pointer)的泛化，iterator 要求定义

 

operator*，它返回指定类型的值。Iterator 常常和容器联系在一起。例子：

 

vector<int> v(3);

v[0] = 5;

v[1] = 2;

v[2] = 7;

 

vector<int>::iterator first = v.begin();

vector<int>::iterator last = v.end();

while (first != last)

    cout << *first++ << " ";

 

上面代码的输出是：

 

5 2 7

 

begin()返回的是vector 中第一个元素的iterator，而end()返回的并不是最后一个元素的

 

iterator，而是past the last element。在STL 中叫past-the-end iterator。

 

4.作为动态内存使用

 

vector<unsigned char> vecData;

vecData.resize(2000);

unsigned char *data = (unsigned char *)&_vecData[0];

 

if (2000 <= datalen + new_datalen)

{

    vecData.reserve(datalen + new_datalen); // 或者增加一个指定大小的数据。

}

vecData.insert(_vecData.end(), (unsigned char)buf[0], rc);

 

cout << "data: " << data << endl;

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