C++中数组和vector

本文基于邓俊辉编著《数据结构（C++语言版）（第3版）》、《C++ Primer（第5版）》以及网上的相关博文而写，博主水平有限，若有不妥处，欢迎指出。

一、数组

C++中数组是一种内置的数据类型。

数组是存放类型相同的对象的容器，数组的大小确定不变，不能随意向数组中增加元素。

1、定义和初始化内置数组

（1）数组的大小不变，（a[d]，d为数组的维度），数组的维度必须是一个常量表达式。定义数组的时，必须指定数组的类型和大小。

（2）初始化时，允许不指明数组的维度，不指明维度，则编译器根据数组初始值的大小推测出维度；若指定维度，则初始值的个数要小于等于维度，当小于时，不足的部分为0（其实还是等于维度）。

 int a[]={,,};    //数组a的大小为3；
 int a[]={,,};    //等价于{1,2,3,0,0},大小为5
 int a[]={,,,,,};    //错误，初始值过多

还有一种特殊的情况：字符数组。当用字符串字面值去初始化数组时，要注意字符串字面值的后面还有一个空字符。也就是说，数组的大小要等于字面值的大小加1。

特别注意：不允许拷贝和赋值------不能将数组的内容拷贝给其他数组作为初始值，也不能用数组为其他数组赋值。

 int a[]={,,};
 int a2[]=a;            //错误
 a2=a;                //错误

2、访问数组元素

数组的索引是从0开始，如：包含10个元素的数组a，其索引是从0到9而非1到10，若是a[10]则下标越界。

另外，使用数组下标时，其类型是size_t，在头文件cstddef中。

二、向量

C++中vector为类模板。

vector是类型相同的对象的容器，vector的大小可以变化，可以向数组中增加元素。

1、定义和初始化vector对象

初始化的方式比较多，有如下几种：

 vector<T> v1;                    //v1为空，执行默认初始化
 vector<T> v2(v1);                //v2中包含v1所有元素的副本
 vector<T> v2=v1;                //等价于v2(v1)
 vector<T> v3(n,val);            //v3中包含n个重复元素，每个元素的值都是val
 vector<T> v4(n);                //v4包含n个重复执行了值初始化的对象
 vector<T> v5{a,b,c...};         //包含初始化元素个数，每个元素被对应的赋予相应的值
 vector<T> v5={a,b,c...};        //等价v5{a,b,c...}

注意事项：

（1）vector<T> v1，只用默认初始化时，不能通过下标进行添加元素。也就是说，当你将v1初始化为空时，假如你想向v1中添加10个元素，不能通过v1[2]=3;等形式添加，因为，别人为空，压根不知道v1[2]是什么东东。

（2）注意vector<T> v4(n)和vector<T> v4{n}的区别。前者说的是，v4中有n个相同的元素，至于值为多少要看相应对象的初始化值；而后者，则是说v4中只有一个元素，其值为n。

（3）不能使用包含着多个值的括号去初始化vector对象。注意和或括号的区别。

 vector<int> intV(,,);        //错误 

2、向vector对象中添加对象

利用vector的成员函数push_back向其中添加对象：

 vector<int> v;
 for(int i=;i !=;++i)
 {
     v.push_back(i);
 }

 注意：

若是循环体内包含想vector对象添加元素的语句，则不能使用范围for循环。因为范围for语句不应改变其所遍历序列的额大小。原因如下：

 vector<int> v={,,,,,,,,};
 for(auto &r: v)
 {
     r*=;
 }

 等价于
 for(auto beg=v.begin(),end=v.end();beg !=end;++beg)
 {
     auto &r=*beg;
     r*=;
 }

即在范围for语句中，预存了end()的值，一旦在序列中添加（删除）元素，end函数的值就可能变的无效了。

3、vector的扩容、插入和删除

（1）扩容

vector的底层数据结构时数组。

当vector中的可用空间耗尽时，就要动态第扩大内部数组的容量。直接在原有物理空间的基础上追加空间？这不现实。数组特定的地址方式要求，物理空间必须地址连续，而我们无法保证其尾部总是预留了足够空间可供拓展。一种方法是，申请一个容量更打的数组，并将原数组中的成员都搬迁至新空间，再在其后方进行插入操作。新数组的地址由OS分配，与原数据区没有直接的关系。新数组的容量总是取作原数组的两倍。

（2）插入和删除

插入给定值的过程是，先找到要插入的位置，然后将这个位置（包括这个位置）的元素向后整体移动一位，然后将该位置的元素复制为给定值。删除过程则是将该位置以后的所有元素整体前移一位。

（2）vector的size和capacity

size指vector容器当前拥有的元素个数，capacity指容器在必须分配新存储空间之前可以存储的元素总数，capacity总是大于或等于size的。

三、数组与vector的对比

1、内存中的位置

C++中数组为内置的数据类型，存放在栈中，其内存的分配和释放完全由系统自动完成；vector，存放在堆中，由STL库中程序负责内存的分配和释放，使用方便。

2、大小能否变化

数组的大小在初始化后就固定不变，而vector可以通过push_back或pop等操作进行变化。

3、初始化

数组不能将数组的内容拷贝给其他数组作为初始值，也不能用数组为其他数组赋值；而向量可以。

4、执行效率

数组>vector向量。主要原因是vector的扩容过程要消耗大量的时间。

Ref：

http://www.cnblogs.com/chhuach2005/p/3627011.html