容量（capacity）和大?。╯ize）的區(qū)別

vector 容器的容量（用 capacity 表示），指的是在不分配更多內(nèi)存的情況下，容器可以保存的最多元素個(gè)數(shù)；而 vector 容器的大?。ㄓ?size 表示），指的是它實(shí)際所包含的元素個(gè)數(shù)。

對(duì)于一個(gè) vector 對(duì)象來(lái)說(shuō)，通過(guò)該模板類提供的 capacity() 成員函數(shù)，可以獲得當(dāng)前容器的容量；通過(guò) size() 成員函數(shù)，可以獲得容器當(dāng)前的大小。例如：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
    std::vector<int>value{ 2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31,37,41,43,47 };
    value.reserve(20);
    cout << "value 容量是：" << value.capacity() << endl;
    cout << "value 大小是：" << value.size() << endl;
    return 0;
}

程序輸出結(jié)果為：

value 容量是：20

value 大小是：15

結(jié)合該程序的輸出結(jié)果，下圖可以更好的說(shuō)明 vector 容器容量和大小之間的關(guān)系：

顯然，vector 容器的大小不能超出它的容量，在大小等于容量的基礎(chǔ)上，只要增加一個(gè)元素，就必須分配更多的內(nèi)存。注意，這里的“更多”并不是 1 個(gè)。換句話說(shuō)，當(dāng) vector 容器的大小和容量相等時(shí)，如果再向其添加（或者插入）一個(gè)元素，vector 往往會(huì)申請(qǐng)多個(gè)存儲(chǔ)空間，而不僅僅只申請(qǐng) 1 個(gè)。

一旦 vector 容器的內(nèi)存被重新分配，則和 vector 容器中元素相關(guān)的所有引用、指針以及迭代器，都可能會(huì)失效，最穩(wěn)妥的方法就是重新生成。

容器擴(kuò)容的本質(zhì)

vector 容器擴(kuò)容的過(guò)程需要經(jīng)歷以下 3 步：

1. 完全棄用現(xiàn)有的內(nèi)存空間，重新申請(qǐng)更大的內(nèi)存空間（一般是原空間的1.5倍）；
2. 將舊內(nèi)存空間中的數(shù)據(jù)，按原有順序移動(dòng)到新的內(nèi)存空間中；
3. 最后將舊的內(nèi)存空間釋放。

由此可見(jiàn)，vector 擴(kuò)容是非常耗時(shí)的。為了降低再次分配內(nèi)存空間時(shí)的成本，每次擴(kuò)容時(shí) vector 都會(huì)申請(qǐng)比用戶需求量更多的內(nèi)存空間（這也就是 vector 容量的由來(lái)，即 capacity>=size），以便后期使用。

emplace_back()和push_back()的區(qū)別

vector中可以用來(lái)從容器末尾添加元素的函數(shù)有 2 個(gè)，分別是 push_back() 和 emplace_back() 函數(shù)。

push_back()函數(shù)的功能是在 vector 容器尾部添加一個(gè)元素，用法也非常簡(jiǎn)單，比如：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
    vector<int> values{};
    values.push_back(1);
    values.push_back(2);
    for (int i = 0; i < values.size(); i++) {
        cout << values[i] << " ";
    }
    return 0;
}

運(yùn)行程序，輸出結(jié)果為：

1 2

emplace_back()函數(shù)是 C++ 11 新增加的，其功能和 push_back() 相同，都是在 vector 容器的尾部添加一個(gè)元素。

emplace_back() 成員函數(shù)的用法也很簡(jiǎn)單，這里直接舉個(gè)例子：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
    vector<int> values{};
    values.emplace_back(1);
    values.emplace_back(2);
    for (int i = 0; i < values.size(); i++) {
        cout << values[i] << " ";
    }
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果為：

1 2

emplace_back() 和 push_back() 的區(qū)別，就在于底層實(shí)現(xiàn)的機(jī)制不同。push_back() 向容器尾部添加元素時(shí)，首先會(huì)創(chuàng)建這個(gè)元素，然后再將這個(gè)元素拷貝或者移動(dòng)到容器中（如果是拷貝的話，事后會(huì)自行銷毀先前創(chuàng)建的這個(gè)元素）；而 emplace_back() 在實(shí)現(xiàn)時(shí)，則是直接在容器尾部創(chuàng)建這個(gè)元素，省去了拷貝或移動(dòng)元素的過(guò)程。（可以看作是零拷貝的實(shí)現(xiàn)）

為了讓大家清楚的了解它們之間的區(qū)別，我們創(chuàng)建一個(gè)包含類對(duì)象的 vector 容器，如下所示：

#include <vector> 
#include <iostream> 
using namespace std;
class testDemo
{
public:
    testDemo(int num):num(num){
        std::cout << "調(diào)用構(gòu)造函數(shù)" << endl;
    }
    testDemo(const testDemo& other) :num(other.num) {
        std::cout << "調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)" << endl;
    }
    testDemo(testDemo&& other) :num(other.num) {
        std::cout << "調(diào)用移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)" << endl;
    }
private:
    int num;
};
int main()
{
    cout << "emplace_back:" << endl;
    std::vector<testDemo> demo1;
    demo1.emplace_back(2);  
    cout << "push_back:" << endl;
    std::vector<testDemo> demo2;
    demo2.push_back(2);
}

運(yùn)行結(jié)果為：

emplace_back:

調(diào)用構(gòu)造函數(shù)

push_back:

調(diào)用構(gòu)造函數(shù)

調(diào)用移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)

在此基礎(chǔ)上，讀者可嘗試將 testDemo 類中的移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)注釋掉，再運(yùn)行程序會(huì)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)行結(jié)果變?yōu)椋?/span>

emplace_back:

調(diào)用構(gòu)造函數(shù)

push_back:

調(diào)用構(gòu)造函數(shù)

調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)

由此可以看出，push_back() 在底層實(shí)現(xiàn)時(shí)，會(huì)優(yōu)先選擇調(diào)用移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)，如果沒(méi)有才會(huì)調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。

顯然完成同樣的操作，push_back() 的底層實(shí)現(xiàn)過(guò)程比 emplace_back() 更繁瑣，換句話說(shuō)，emplace_back() 的執(zhí)行效率比 push_back() 高。因此，在實(shí)際使用時(shí)，建議大家優(yōu)先選用 emplace_back()。

emplace()和insert()的區(qū)別

insert() 函數(shù)的功能是在 vector 容器的指定位置插入一個(gè)或多個(gè)元素。

下面的例子，演示了如何使用 insert() 函數(shù)向 vector 容器中插入元素。

#include <iostream> 
#include <vector> 
#include <array> 
using namespace std;
int main()
{
    std::vector<int> demo{1,2};
    //第一種格式用法
    demo.insert(demo.begin() + 1, 3);//{1,3,2}
    //第二種格式用法
    demo.insert(demo.end(), 2, 5);//{1,3,2,5,5}
    //第三種格式用法
    std::array<int,3>test{ 7,8,9 };
    demo.insert(demo.end(), test.begin(), test.end());//{1,3,2,5,5,7,8,9}
    //第四種格式用法
    demo.insert(demo.end(), { 10,11 });//{1,3,2,5,5,7,8,9,10,11}
    for (int i = 0; i < demo.size(); i++) {
        cout << demo[i] << " ";
    }
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果為：

1 3 2 5 5 7 8 9 10 11

emplace()是 C++ 11 標(biāo)準(zhǔn)新增加的成員函數(shù)，用于在 vector 容器指定位置之前插入一個(gè)新的元素。emplace() 每次只能插入一個(gè)元素，而不是多個(gè)。

該函數(shù)的語(yǔ)法格式如下：

iterator emplace (const_iterator pos, args...);

其中，pos 為指定插入位置的迭代器；args… 表示與新插入元素的構(gòu)造函數(shù)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)參數(shù)；該函數(shù)會(huì)返回表示新插入元素位置的迭代器。

舉個(gè)例子：

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    std::vector<int> demo1{1,2};
    //emplace() 每次只能插入一個(gè) int 類型元素
    demo1.emplace(demo1.begin(), 3);
    for (int i = 0; i < demo1.size(); i++) {
        cout << demo1[i] << " ";
    }
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果為：

3 1 2

既然 emplace() 和 insert() 都能完成向 vector 容器中插入新元素，那么誰(shuí)的運(yùn)行效率更高呢？答案是 emplace()。在說(shuō)明原因之前，通過(guò)下面這段程序，就可以直觀看出兩者運(yùn)行效率的差異：

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;
class testDemo
{
public:
    testDemo(int num) :num(num) {
        std::cout << "調(diào)用構(gòu)造函數(shù)" << endl;
    }
    testDemo(const testDemo& other) :num(other.num) {
        std::cout << "調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)" << endl;
    }
    testDemo(testDemo&& other) :num(other.num) {
        std::cout << "調(diào)用移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)" << endl;
    }
    testDemo& operator=(const testDemo& other);
private:
    int num;
};
testDemo& testDemo::operator=(const testDemo& other) {
    this->num = other.num;
    return *this;
}
int main()
{
    cout << "insert:" << endl;
    std::vector<testDemo> demo2{};
    demo2.insert(demo2.begin(), testDemo(1));
    cout << "emplace:" << endl;
    std::vector<testDemo> demo1{};
    demo1.emplace(demo1.begin(), 1);
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果為：

insert:

調(diào)用構(gòu)造函數(shù)

調(diào)用移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)

emplace:

調(diào)用構(gòu)造函數(shù)

注意，當(dāng)拷貝構(gòu)造函數(shù)和移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)同時(shí)存在時(shí)，insert() 會(huì)優(yōu)先調(diào)用移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)。

可以看到，通過(guò) insert() 函數(shù)向 vector 容器中插入 testDemo 類對(duì)象，需要調(diào)用類的構(gòu)造函數(shù)和移動(dòng)構(gòu)造函數(shù)（或拷貝構(gòu)造函數(shù)）；而通過(guò) emplace() 函數(shù)實(shí)現(xiàn)同樣的功能，只需要調(diào)用構(gòu)造函數(shù)即可。

簡(jiǎn)單的理解，就是 emplace() 在插入元素時(shí)，是在容器的指定位置直接構(gòu)造元素，而不是先單獨(dú)生成，再將其復(fù)制（或移動(dòng)）到容器中。因此，在實(shí)際使用中，推薦大家優(yōu)先使用 emplace()。

附：如果vector是空的，并且沒(méi)有分配空間，切忌用下標(biāo)進(jìn)行訪問(wèn)，會(huì)出錯(cuò)！??！

int main()
{
	vector<int>v;
	v[0]=1;
	return 0;
}

成功編譯，但是運(yùn)行的時(shí)候報(bào)錯(cuò)Process finished with exit code 139 (interrupted by signal 11: SIGSEGV)。因此，當(dāng)vector為空的時(shí)候，一定要用push_back（）添加值。

但是，如果在定義動(dòng)態(tài)數(shù)組v之后，經(jīng)過(guò)了resize 或reserve之后，就可以通過(guò)下標(biāo)訪問(wèn)

	vector<int>v;
//    v.resize(5);  //也可以
    v.reserve(5);
    v[0]=1;

resize的時(shí)候會(huì)給vector里面填充0，而reserve不會(huì)

vector<int> v1;
    v1.reserve(5);
    for(int i=0;i<v1.size();i++)
    {
        cout<<v1[i]<<" ";
    }
    cout<<endl;
    vector<int> v2;
    v2.resize(5);
    for(int i=0;i<v2.size();i++)
    {
        cout<<v2[i]<<" ";
    }

運(yùn)行結(jié)果：

總結(jié)

到此這篇關(guān)于C++中vector容器注意事項(xiàng)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++?vector容器注意內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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