转 STL之vector的使用

http://www.cnblogs.com/caoshenghe/archive/2010/01/31/1660399.html

第一部分 使用入门

vector可用于代替C中的数组，或者MFC中的CArray，从许多说明文档或者网上评论，一般一致认为应该多用vector，因为它的效率更高，而且具备很好的异常安全性。而且vector是STL推荐使用的默认容器，除非你知道你有特殊需要，使用vector不能满足你的需求，例如需要容器在head和tail高效的插入和删除，或者在任何位置高效的删除和插入操作，那么你可能使用deque或者list更加合适。

vector是连续内存容器，换句话说，标准要求所有标准库实现的时候，vector中的元素的内存必须是连续的。所以对于插入和删除的时间复杂度是很高的，因为删除或者插入的时候，需要元素的移动，即元素复制拷贝。

vector的内部实现一般需要用到placement new ，所以效率很高，因为很多的时候，只要我们是使用得到，就可以省去很多的内存分配开销。而且vector的使用，元素可以没有默认的构造函数，但是需要拷贝构造函数的存在，这是使用CArray所无法实现的。

使用原则：

1，尽量使用vector代替C风格的数组或者CArray；

2，尽量使用算法代替手工写的循环；

3，尽量使用vector本身的函数代替其他泛型算法；

vector的接口很容易看懂和使用，这里以一些例子来说明vector的用法。

1，填充vector

如果我们想用原始数组的内容填充vector，那么于有很多种方式。我们来一次学习vector的几个方法。

例如我们有数组int  v1[10] = {0,1,0,0,3,0,0,4,4,4};

初始化方式1：

vector<int> v2(10); //初始化size为10可以避免数组动态增长的时候不断的分配内存

//v2.reserve(10);//同上，只要使用其中一个就可以了

for( int i=0; i<10; i++ )

{

v2.push_back(v1[i]);//增加一个元素

}

初始化方式2：

vector<int> v3(&v1[0],&v1[9]);//原始数组的元素指针可以作为迭代器来使用

初始化方式3：

vector<int> v4;

v4.reserve(10);

v4.insert(v4.begin(), &v1[0], &v[9]);

初始化方式4：

vector<int> v5(10);

copy(v5.begin(), &v1[0], &v1[9]);

原始数组的元素指针可以作为迭代器来使用。

原则：尽量使用reserve来减少不必要的内存分配次数。

原则：尽量使用empty而不是size()==0 来判断容器是否为空

有可能我们需要在vector中插入相应的元素

vector<int>::iterator i = find( v1.begin(), v1.end(), 3);

if( i !=  v1.end() )

{

v1.insert( i, 6 );

}

2，遍历vector

例如有vector<int> v1;

void  print( int  i)

{

cout << i << endl;

}

方式1：

for( int i=0; i<v1.size(); i++ )

{

print(v1[i]);

}

这种方式是我们最熟悉的，但是不够好，写起来不够简洁。而且对于没有随机迭代器的其他容器来说，这样做是办不到的。

方式2：

typedef  vector<int>:: iterator   VIntIterator;

VIntIterator  end = v1.begin();

for( VIntIterator  i=v1.begin(); i != end;  ++i )

{

print( *i );

}

注意：先计算end有好处，因为不必要每次去重复计算end,vector的end()不是常数时间的，所以先缓存下来能提高效率。写算法的时候尽量使用!=比较迭代器，因为<对于很多非随机迭代器没有这个操作符。

但是这种方式也写起来比较繁琐。

方式3：

for_each( v1.begin(),  v1.end(),  print );

使用算法写起来简单多了。

使用算法的时候，可以使用函数对象，例如

class OutPut

{

public:

void operator ()( double  i )

{

std::cout <<  i;

}

}

for_each( v1.begin(), v1.end(), OutPut );

3，vector中的删除

删除指定元素

vector<double>  v1;

//….初始化代码

vector<double>:: iterator  i = find( v1.begin(), v1.end(), 3.0 );

if(  i != v1.end() )

{

v1.erase(i);

}

这样就真的删除了么指定的元素了么？没有。其实只是内部的元素作了移动，vector的删除的时间复杂度是很高的。所以选择容器的时候，如果需要频繁在中间插入和删除元素，那选择vector就会影响效率了。

注意：插入或者删除操作会使得迭代器失效。

原则：使用erase-remove惯用法删除元素

v1.erase( remove(v1.begin(), v1.end(), 3.0),  v1.end() );

4，vector是否为空

在判断容器是否为空的时候，使用empty()来代替size()是否为了0的检查方式，因为empty更加高效时间复杂度是常数时间的，size()时间复杂度不是常数时间的。

原则：使用empty判断标准容器是否为空

5，vector中的查找

原则：尽量使用标准容器自带的算法代替公共算法。

但是vector中并没有多少自己的算法，倒是list中有remove ,remove_if,sort,reverse等算法。

find

find_if

6，使用交换技巧来修正过剩的容量

vector<int> v1;

//…初始化v1

//…删除v1中所有的元素

但是这个时候v1的内存容量并不是0，还是很大的一块内存没有释放，如果想清空

用v1.reserve(0);到不到目标，因为reserve只能扩大内存容量，并不能减小。

vector<int> v2;

v2.swap(v1);

这个时候就是真的将之内存容量降到最低了。

6，题外话：使用算法及其他技巧

原则：不要使用auto_ptr作为模板参数来建立容器，这会产生意想不到的陷阱，因为auto_ptr的拷贝有特殊的语义

原则：避免使用vector<bool>, 因为它不能当作标准容器来用

copy

find_if

for_each

原则：尽量使用区间成员函数代替它们的单元素参数兄弟成员函数

区间构造

区间删除

区间赋值

区间插入

原则：使得容器中元素的拷贝操作轻量而正确，拷贝是STL中容器的运行的基本方式，将元素加入到容器，必然保持一个拷贝，容器中的元素不再是原来的那个元素，所以如果将指针加入容器，必须在容器离开作用域以前删除指针所指的对象。

void  fun（）

{

vector<object*>  v1;

……//插入操作

for( vector<object*> :: iterator i = v1.begin(); i != v1.end();  ++i  )

{

delete *i;

}

}

原则：注意对于 vector，任何插入删除操作都会引起迭代器失效。所以要小心。

第二部分 使用错误讨论

vector的语义常被误解，所以经常会出现使用错误

1，案例一

你能发现下面的问题所在么？

void func( vector<.int>&  v1 )

{

v1[0] = 1;    //#1

v1.at(0) = 1;  //#2

}

#1和#2有何区别？

void func1( vector<int>&  v1 )

{

v1.reserve(2);

assert( v1.capacity() == 2 );

v1[0] = 1;

v1[1] = 2;

for( vector<int>::iterator  i = v1.begin();  i<v1.end();  i++ )

{

cout << *i << andl;

}

cout << v1[0];

v1.reserve(100);

assert(v1.capicity() == 100 );

cout << v1[0];

v1[2] = 3;

v1[3] = 4;

//……

v[99] = 100;

for( vector<int>::iterator  i = v1.begin();  i<v1.end();  i++ )

{

cout << *i << andl;

}

}

函数func1存在什么问题(丛风格和代码正确性做出评价)？会打印出什么？

2，案例二

使用vector的时候最容易发生的运行时错误，莫过于迭代器错误

注意：对于 vector，任何插入删除操作都会引起迭代器失效。所以要小心