STL vector使用方法介绍

介绍

这篇文章的目的是为了介绍std::vector，怎样恰当地使用它们的成员函数等操作。本文中还讨论了条件函数和函数指针在迭代算法中使用，如在remove_if()和for_each()中的使用。通过阅读这篇文章读者应该可以有效地使用vector容器，并且应该不会再去使用C类型的动态数组了。

 

Vector总览

vector是C++标准模板库中的部分内容，它是一个多功能的，可以操作多种数据结构和算法的模板类和函数库。vector之所以被觉得是一个容器，是由于它可以像容器一样存放各种类型的对象，简单地说，vector是一个可以存放随意类型的动态数组，可以添加和压缩数据。

为了能够使用vector，必须在你的头文件里包括以下的代码：

#include <vector>

vector属于std命名域的，因此须要通过命名限定，例如以下完毕你的代码：

using std::vector;

vector<int> vInts;

或者连在一起，使用全名：

std::vector<int> vInts;

建议使用全局的命名域方式：

using namespace std;

在后面的操作中全局的命名域方式会造成一些问题。vector容器提供了非常多接口，在以下的表中列出vector的成员函数和操作。

 

Vector成员函数

函数	表述
c.assign(beg,end) c.assign(n,elem)	将[beg; end)区间中的数据赋值给c。 将n个elem的拷贝赋值给c。
c.at(idx)	传回索引idx所指的数据，假设idx越界，抛出out_of_range。
c.back()	传回最后一个数据，不检查这个数据是否存在。
c.begin()	传回迭代器重的可一个数据。
c.capacity()	返回容器中数据个数。
c.clear()	移除容器中全部数据。
c.empty()	推断容器是否为空。
c.end()	指向迭代器中的最后一个数据地址。
c.erase(pos) c.erase(beg,end)	删除pos位置的数据，传回下一个数据的位置。 删除[beg,end)区间的数据，传回下一个数据的位置。
c.front()	传回第一个数据。
get_allocator	使用构造函数返回一个拷贝。
c.insert(pos,elem) c.insert(pos,n,elem) c.insert(pos,beg,end)	在pos位置插入一个elem拷贝，传回新数据位置。 在pos位置插入n个elem数据。无返回值。 在pos位置插入在[beg,end)区间的数据。无返回值。
c.max_size()	返回容器中最大数据的数量。
c.pop_back()	删除最后一个数据。
c.push_back(elem)	在尾部增加一个数据。
c.rbegin()	传回一个逆向队列的第一个数据。
c.rend()	传回一个逆向队列的最后一个数据的下一个位置。
c.resize(num)	又一次指定队列的长度。
c.reserve()	保留适当的容量。
c.size()	返回容器中实际数据的个数。
c1.swap(c2) swap(c1,c2)	将c1和c2元素互换。 同上操作。
vector<Elem> c vector <Elem> c1(c2) vector <Elem> c(n) vector <Elem> c(n, elem) vector <Elem> c(beg,end) c.~ vector <Elem>()	创建一个空的vector。 复制一个vector。 创建一个vector，含有n个数据，数据均已缺省构造产生。 创建一个含有n个elem拷贝的vector。 创建一个以[beg;end)区间的vector。 销毁全部数据，释放内存。

Vector操作

函数	描写叙述
operator[]	返回容器中指定位置的一个引用。

 

创建一个vector

vector容器提供了多种创建方法，以下介绍几种经常使用的。

创建一个Widget类型的空的vector对象：

vector<Widget> vWidgets;

//     ------

//      |

//      |- Since vector is a container, its member functions

//         operate on iterators and the container itself so

//         it can hold objects of any type.

创建一个包括500个Widget类型数据的vector：

vector<Widget> vWidgets(500);

创建一个包括500个Widget类型数据的vector，而且都初始化为0：

vector<Widget> vWidgets(500, Widget(0));

创建一个Widget的拷贝：

vector<Widget> vWidgetsFromAnother(vWidgets);

 

向vector加入一个数据

vector加入数据的缺省方法是push_back()。push_back()函数表示将数据加入到vector的尾部，并按须要来分配内存。比如：向vector<Widget>中加入10个数据，须要例如以下编写代码：

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

vWidgets.push_back(Widget(i));

 

获取vector中制定位置的数据

非常多时候我们不必要知道vector里面有多少数据，vector里面的数据是动态分配的，使用push_back()的一系列分配空间经常决定于文件或一些数据源。假设你想知道vector存放了多少数据，你能够使用empty()。获取vector的大小，能够使用size()。比如，假设你想获取一个vector v的大小，但不知道它是否为空，或者已经包括了数据，假设为空想设置为-1，你能够使用以下的代码实现：

int nSize = v.empty() ? -1 : static_cast<int>(v.size());

訪问vector中的数据

使用两种方法来訪问vector。

1、   vector::at()

2、   vector::operator[]

operator[]主要是为了与C语言进行兼容。它能够像C语言数组一样操作。但at()是我们的首选，由于at()进行了边界检查，假设訪问超过了vector的范围，将抛出一个例外。由于operator[]easy造成一些错误，全部我们非常少用它，以下进行验证一下：

分析以下的代码：

vector<int> v;

v.reserve(10);

for(int i=0; i<7; i++)

v.push_back(i);

try

{

int iVal1 = v[7];  // not bounds checked - will not throw

int iVal2 = v.at(7); // bounds checked - will throw if out of range

}

catch(const exception& e)

{

cout << e.what();

}

我们使用reserve()分配了10个int型的空间，但并不没有初始化。

你能够在这个代码中尝试不同条件，观察它的结果，可是不管何时使用at()，都是正确的。

 

删除vector中的数据

vector可以非常easy地加入数据，也能非常方便地取出数据，相同vector提供了erase()，pop_back()，clear()来删除数据，当你删除数据的时候，你应该知道要删除尾部的数据，或者是删除全部数据，还是个别的数据。在考虑删除等操作之前让我们静下来考虑一下在STL中的一些应用。

 

Remove_if()算法

如今我们考虑操作里面的数据。假设要使用remove_if()，我们须要在头文件里包括例如以下代码：：

#include <algorithm>

Remove_if()有三个參数：

1、   iterator _First：指向第一个数据的迭代指针。

2、   iterator _Last：指向最后一个数据的迭代指针。

3、   predicate _Pred：一个能够对迭代操作的条件函数。

 

条件函数

条件函数是一个依照用户定义的条件返回是或否的结果，是最主要的函数指针，或者是一个函数对象。这个函数对象须要支持全部的函数调用操作，重载operator()()操作。remove_if()是通过unary_function继承下来的，同意传递数据作为条件。

比如，假如你想从一个vector<CString>中删除匹配的数据，假设字串中包括了一个值，从这个值開始，从这个值结束。首先你应该建立一个数据结构来包括这些数据，相似代码例如以下：

#include <functional>

enum findmodes

{

FM_INVALID = 0,

FM_IS,

FM_STARTSWITH,

FM_ENDSWITH,

FM_CONTAINS

};

typedef struct tagFindStr

{

UINT iMode;

CString szMatchStr;

} FindStr;

typedef FindStr* LPFINDSTR;

然后处理条件推断：

class FindMatchingString

: public std::unary_function<CString, bool>

{

public:

FindMatchingString(const LPFINDSTR lpFS) : m_lpFS(lpFS) {}

bool operator()(CString& szStringToCompare) const

{

bool retVal = false;

switch(m_lpFS->iMode)

{

case FM_IS:

{

retVal = (szStringToCompare == m_lpFDD->szMatchStr);

break;

}

case FM_STARTSWITH:

{

retVal = (szStringToCompare.Left(m_lpFDD->szMatchStr.GetLength())

== m_lpFDD->szWindowTitle);

break;

}

case FM_ENDSWITH:

{

retVal = (szStringToCompare.Right(m_lpFDD->szMatchStr.GetLength())

== m_lpFDD->szMatchStr);

break;

}

case FM_CONTAINS:

{

retVal = (szStringToCompare.Find(m_lpFDD->szMatchStr) != -1);

break;

}

}

return retVal;

}

private:

LPFINDSTR m_lpFS;

};

通过这个操作你能够从vector中有效地删除数据：

// remove all strings containing the value of

// szRemove from vector<CString> vs.

FindStr fs;

fs.iMode = FM_CONTAINS;

fs.szMatchStr = szRemove;

vs.erase(std::remove_if(vs.begin(), vs.end(), FindMatchingString(&fs)), vs.end());

 

Remove_if()能做什么？

你可能会疑惑，对于上面那个样例在调用remove_if()的时候还要使用erase()呢？这是由于大家并不熟悉STL中的算法。Remove(),remove_if()等全部的移出操作都是建立在一个迭代范围上的，那么不能操作容器中的数据。所以在使用remove_if()，实际上操作的时容器里数据的上面的。思考上面的样例：

1、   szRemove = “o”.

2、   vs见以下图表中的显示。

观察这个结果，我们能够看到remove_if()实际上是依据条件对迭代地址进行了改动，在数据的后面存在一些残余的数据，那些须要删除的数据。剩下的数据的位置可能不是原来的数据，但他们是不知道的。

调用erase()来删除那些残余的数据。注意上面样例中通过erase()删除remove_if()的结果和vs.enc()范围的数据。

 

压缩一个臃肿的vector

非常多时候大量的删除数据，或者通过使用reserve()，结果vector的空间远远大于实际须要的。全部须要压缩vector到它实际的大小。resize()可以添加vector的大小。Clear()只可以改变缓存的大小，全部的这些对于vector释放内存等九非常重要了。怎样来解决这些问题呢，让我们来操作一下。

我们能够通过一个vector创建还有一个vector。让我们看看这将发生什么。假定我们已经有一个vector v，它的内存大小为1000，当我们调用size()的时候，它的大小仅为7。我们浪费了大量的内存。让我们在它的基础上创建一个vector。

std::vector<CString> vNew(v);

cout << vNew.capacity();

vNew.capacity()返回的是7。这说明新创建的仅仅是依据实际大小来分配的空间。如今我们不想释放v，由于我们要在其他地方用到它，我们能够使用swap()将v和vNew互相交换一下？

vNew.swap(v);

cout << vNew.capacity();

cout << v.capacity();

 

有趣的是：vNew.capacity()是1000，而v.capacity()是7。

如今是达到我的目的了，可是并非非常好的解决方法，我们能够像以下这么写：

std::vector<CString>(v).swap(v);

     

你能够看到我们做了什么？我们创建了一个暂时变量取代那个命名的，然后使用swap(),这样我们就去掉了不必要的空间，得到实际大小的v。

 

结论

我希望这个文档能够给那些使用STL vector容器的开发人员非常有价值的參考。我也希望通过阅读这篇文章你能够放心地使用vector来取代C语言中的数据了。

 

參考

Plauger, P.J. Standard C++ Library Reference. February, 2003. MSDN.

Schildt, Herbert. C++ from the Ground Up, Second Edition. Berkeley: 1998.

Sutter, Herb. More Exceptional C++. Indianapolis: 2002.