C++ vector的基本使用示例詳解
一、vector和string的聯(lián)系與不同
1.
vector底層也是用動態(tài)順序表實現(xiàn)的，和string是一樣的，但是string默認存儲的就是字符串，而vector的功能較為強大一些，vector不僅能存字符，理論上所有的內(nèi)置類型和自定義類型都能存，vector的內(nèi)容可以是一個自定義類型的對象，也可以是一個內(nèi)置類型的變量。
2.
vector在使用時需要進行類模板的實例化，因為傳遞的模板參數(shù)不同，則vector存儲的元素類型就會有變化，所以在使用vector的時候要進行類模板的顯式實例化。
類模板的第二個參數(shù)是空間配置器，這個學到后面再說，而且這個參數(shù)是有缺省值的，我們只用這個缺省值就歐克了，所以在使用vector時，只需要關(guān)注第一個參數(shù)即可。
void test_vector1()
{
string s;
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
//string和vector底層都是用數(shù)組實現(xiàn)的，所以他們都支持迭代器、范圍for、下標+[]的遍歷方式
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
cout << v[i] << " ";//string和vector的底層都是數(shù)組，所以可以使用[]，但list就不能使用[]了，所以萬能的方法是迭代器。
}
cout << endl;
vector<int>::iterator it = v.begin();//iterator實際是某種類型的重定義，在使用時要指定好類域。
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
for (auto e : v)//不就是迭代器嗎？
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
cout << v.max_size() << endl;//int是10億多，因為int占4個字節(jié)，42億÷4。
cout << s.max_size() << endl;//max_size的大小是數(shù)據(jù)的個數(shù)，我的編譯器的char是21億多。不用管他，這接口沒價值。
//vector<char> vstr;
//string str;
//vector<char>不能替代string，即使兩者都是字符數(shù)組也不行，因為string有\(zhòng)0
}
二、vector的擴容操作
1.resize() （缺省值為匿名對象）&& reserve()
1.
對于string和vector，reserve和resize是獨有的，因為他們的底層都是動態(tài)順序表實現(xiàn)的，list就沒有reserve和resize，因為他底層是鏈表嘛。
2.
對于reserve這個函數(shù)來說，官方并沒有將其設(shè)定為能夠兼容實現(xiàn)縮容的功能，明確規(guī)定這個函數(shù)在其他情況下，例如預留空間要比當前小的情況下，這個函數(shù)的調(diào)用是不會引起空間的重新分配的，也就是說容器vector的capacity是不會被影響的。
3.
有的人可能認為縮容只要丟棄剩余的空間就好了，但其實沒有那么簡單，你從C語言階段free空間不能分兩次free進行釋放就可以看出來，一塊已經(jīng)申請好的空間就是一塊兒獨立的個體，不能說你保留空間的一部分丟棄剩余的一部分，這樣是不行的，本質(zhì)上和操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理有關(guān)系，如果對這部分知識有興趣，可以下去研究一下。
4.
但值得注意的是縮容表面看起來是降低了空間的使用率，想要提高程序的效率，但實際上并未提高效率，縮容是需要異地縮容的，需要重新開空間和拷貝數(shù)據(jù)，代價不小，所以平常不建議對空間進行縮容。
5.
vector的resize和string的resize同樣具有三種情況，但vector明顯功能比string要更健壯一些，string類型只能針對于字符，而vector在使用resize進行初始化空間數(shù)據(jù)時，對內(nèi)置類型和自定義類型均可以調(diào)用對應的拷貝構(gòu)造來初始化，所以其功能更為健壯，默認將整型類型初始化為0，指針類型初始化為空指針。
void test_vector2()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
//resize和reserve對于vector和string是獨有的，對于list而言，就沒有reserve和resize
cout << v.capacity() << endl;
v.reserve(10);
cout << v.capacity() << endl;
v.reserve(4);
cout << v.capacity() << endl;//并不會縮容，縮容并不會提高效率，縮容是有代價的，某種程度上就是以空間換時間。
v.resize(8);//int、指針這些內(nèi)置類型的默認構(gòu)造就把他們初始化為0和空指針這些。
v.resize(15, 1);
v.resize(3);//不縮容，也是采用惰性刪除的方式，將size調(diào)整為3就可以了，顯示數(shù)組內(nèi)容的時候按照size大小顯示就可以了。
}2.reserve在g++和vs上的擴容機制
1.
在vs上擴容機制采用1.5倍的大小，g++上采用2倍的大小，對于空間的擴容，如果開大了會造成空間浪費，開小了不夠用，又會導致頻繁擴容帶來性能的損耗，而2倍的大小可以說是剛剛好，至于微軟的工程師為什么選擇1.5來進行擴容，是由于內(nèi)存的某種對其因素導致。
void test_vector_expand()//擴容機制大概是1.5倍進行擴容
{
size_t sz;
vector<int> v;
//v.reserve(100);//已知開辟空間大小時，我們應該調(diào)用reserve來提前預留空間，進行擴容。
sz = v.capacity();
cout << "making v grow:\n";
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
v.push_back(i);
if (sz != v.capacity())
{
sz = v.capacity();
cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
}
}
}3.reserve異地擴容和shrink_to_fit異地縮容的設(shè)計理念
1.
對于reserve的設(shè)計理念就是不去縮容，就算手動調(diào)用reserve進行縮容，編譯器也不會理你，空間的大小始終都不會變，capacity的值一直是不動的，這樣的設(shè)計理念本質(zhì)上就是用空間來換時間，因為異地縮容需要開空間和拷貝數(shù)據(jù)，比較浪費時間。
2.
相反shrink_to_fit就是縮容函數(shù)，強制性的將capacity的大小降低到適配size大小的值，它的設(shè)計理念就是以空間來換時間，但日常人們所使用的手機或者PC空間實際上是足夠的，不夠的是時間，所以這種函數(shù)還是不要使用的為好，除非說你后面肯定不會插入數(shù)據(jù)了，不再進行任何modify操作，那你可以試著將空間還給操作系統(tǒng)，減少空間的使用率。
void test_vector7()
{
vector<int> v;
v.reserve(10);
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
cout << v.size() << endl;
cout << v.capacity() << endl;
//C++不會太推薦使用malloc來進行空間的初始化了，因為很有可能存在自定義類型對象沒有初始化的問題，如果用new會自動調(diào)用構(gòu)造。
//設(shè)計理念就是不去縮容，因為異地縮容的代價很大，所以就算你用reserve或是resize調(diào)整大小以改變capacity，但編譯器不會管你。
// 因為它的設(shè)計理念不允許它這么做，而遇到shrink_to_fit就沒轍了，因為他是縮容函數(shù)?。?！
//---不動空間，不去縮容，以空間換時間的設(shè)計理念，因為縮容雖然空間資源多了，但是時間就長了，為了提高時間，就用空間換。
//shrink_to_fit就是反面的函數(shù)，進行了縮容。
v.reserve(3);
cout << v.size() << endl;
cout << v.capacity() << endl;
//設(shè)計理念：以時間換空間，一般縮容都是異地縮容，代價不小，一般不要輕易使用。通常情況下，我們是不缺空間的，缺的是時間。
v.shrink_to_fit();//縮容函數(shù)，代價很大，通常的縮容的方式，就是找一塊新的較小的空間，然后將原有數(shù)據(jù)拷貝進去
v.resize(3);
cout << v.size() << endl;
cout << v.capacity() << endl;
v.clear();//clear都是不動空間的
}
4.vector和malloc分別實現(xiàn)動態(tài)開辟的二維數(shù)組
1.
對于C語言實現(xiàn)的話，需要一個返回值和兩個輸出型參數(shù)來返回到后臺接口里面，第一個參數(shù)代表二維數(shù)組的大小，這道題我們知道返回的二維數(shù)組的大小，但其他題是有可能不知道的，而leetcode的后臺測試用例是統(tǒng)一設(shè)計的，為了兼容其他不知道返回數(shù)組大小的題目，這里統(tǒng)一使用了輸出型參數(shù)來控制。第二個參數(shù)的原因也是如此。
2.
二維數(shù)組、二維數(shù)組里面的元素、需要返回二維數(shù)組里面的一維數(shù)組的元素個數(shù)，這些數(shù)組都需要malloc出來。
//后臺實現(xiàn)的地方：int returnSize=0;int returnColumnSizes[];
//grenerate(num,&returnSize,&returnColumnSizes);//函數(shù)調(diào)用
int** generate(int numRows, int* returnSize, int** returnColumnSizes)
{
int** p = (int**)malloc(numRows * sizeof(int*));
*returnSize = numRows;
*returnColumnSizes = (int*)malloc(sizeof(int) * numRows);
for (int i = 0; i < numRows; i++)
{
p[i] = (int*)malloc(sizeof(int) * (i + 1));//給每一個二維數(shù)組的元素動態(tài)開辟一個空間
(*returnColumnSizes)[i] = i + 1;
p[i][0] = p[i][i] = 1;
//for(int j = i; j < i + 1; j++)//條件控制有問題
//for (int j = 0; j < i + 1 ; j++)
for (int j = 1; j < i ; j++)
{
if (p[i][j]!=1)
{
p[i][j]=p[i-1][j-1]+p[i-1][j];
}
}
}
return p;
}3.
對于vector來講的話，動態(tài)開辟就不需要我們自己做，通過resize就可以控制容器的空間大小，不用malloc動態(tài)開辟了，所以對于動態(tài)開辟的二維數(shù)組來講，vector實際上要簡便許多。
class Solution {
public:
vector<vector<int>> generate(int numRows) {
vector<vector<int>> vv;
vv.resize(numRows);
//第二個參數(shù)不傳就是匿名對象，會自動調(diào)用容器中元素的構(gòu)造函數(shù)。內(nèi)置類型或自定義類型的構(gòu)造。
for(size_t i=0; i<vv.size(); i++)
{
vv[i].resize(i+1, 0);//給每一個vector<int>容器預留好空間并進行初始化
vv[i][0] = vv[i][vv[i].size() - 1] = 1;
}
for(int i=0; i<vv.size(); i++)
{
for(int j=0; j<vv[i].size(); j++)
{
if(vv[i][j]==0)
{
vv[i][j]=vv[i-1][j]+vv[i-1][j-1];
}
}
}
return vv;
}
};三、vector的元素訪問操作
1.operator[]和at對于越界訪問的檢查機制（一段經(jīng)典的代碼錯誤）
1.
下面所展示的代碼是比較經(jīng)典的錯誤，就是我們用reserve擴容之后，就利用[]和下標來進行容器元素的訪問，擴容之后空間的使用權(quán)確實屬于我們，但是operator[]的越界訪問檢查機制，導致了我們程序的崩潰，assert(pos<size)，所以對于元素的訪問，是要用resize來進行size的調(diào)整的，而reserve的主要作用是用來提前預留空間，在空間不夠使用的情況下進行調(diào)用，所以這里使用的情景有些不搭。
2.
對于at的使用，所采用的越界訪問檢查機制是拋異常，catch捕獲異常之后，我們可以將異常信息打印出來，可以看到異常信息是無效的vector下標，指的也是所傳下標是無用的，實際就是下標位置超過了size。
void test_vector4()
{
vector<int> v;
v.reserve(10);
//這是一段經(jīng)典的錯誤代碼。reserve改變的是capacity主要解決的是插入數(shù)據(jù)時涉及到的擴容問題。
//resize改變的是size，平常對于vector的容量增加，還是resize多一點，resize可以直接包攬reserve的活，并且除此之外還能初始化空間。
for (size_t i = 0; i < 10; i++)
{
//v[i] = i;
//對于[]的使用實際會有一個assert的越界斷言的檢查。assert(i<v.size())，你的下標不能超過size。
//雖然reserve的確把空間開辟好了，你也能用這個空間，但是[]他有size和下標的越界檢查，所以你的程序就會報錯。
//reserve=開空間+初始化（有默認值）
v.at(i) = i;//拋異常
//斷言報錯真正的問題是在于,release版本下面，斷言就失效了，斷言在release版本下面是不起作用的。
}
}
int main()
{
//test_vector1();
//test_vector2();
//test_vector_expand();
try
{
//test_vector6();
}
catch (const exception& e)
{//在這個地方捕獲異常然后進行打印
cout << e.what() << endl;//報錯valid vector subscript，無效的vector下標
}
//test_vector4();
//test_vector5();
//test_vector6();
test_vector7();
//string算是STL的啟蒙，string的源碼我們就不看了
return 0;
}
四、vector的修改操作
1.assign和迭代器的配合使用
1.
assign有兩種使用方式，一種是用n個value來進行容器元素的覆蓋，一種是用迭代器區(qū)間的元素來進行容器元素的覆蓋，這里的迭代器采用模板形式，因為迭代器類型不僅僅可能是vector類型，也有可能是其他容器類型，所以這里采用模板泛型的方式。
2.
而且迭代器使用起來實際是非常方便的，由于vector的底層是連續(xù)的順序表，所以我們可以通過指針±整數(shù)的方式來控制迭代器賦值的區(qū)間，所以采用迭代器作為參數(shù)是非常靈活的。
void test_vector5()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//void assign(size_type n, const value_type & val);前后類型分別為size_t和模板參數(shù)T的類型typedef，那就是int類型
v.assign(10, 1);
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
vector<int> v1;
v1.push_back(10);
v1.push_back(20);
v1.push_back(30);
//template <class InputIterator> void assign(InputIterator first, InputIterator last);
v.assign(v1.begin(), v1.end());
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
string str("hello world");
v.assign(str.begin(), str.end());//assign里面的迭代器類型是不確定的，既有可能是他自己的iterator也有可能是其他容器的迭代器類型。
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
v.assign(++str.begin(), --str.end());//你可以控制迭代器的區(qū)間，指定assign的容器元素內(nèi)容的長度。
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}2.insert和find的配合使用
1.
對于順序表這種結(jié)構(gòu)來說，頭插和頭刪的效率是非常低的，所以vector只提供了push_back和pop_back，而難免遇到頭插和頭刪的情況時，可以偶爾使用insert和erase來進行頭插和頭刪，并且insert和erase的參數(shù)都使用了迭代器類型作為參數(shù)，因為迭代器更具有普適性。
2.
如果要在vector的某個位置進行插入時，肯定是需要使用find接口的，但其實vector的默認成員函數(shù)并沒有find接口，這是為什么呢？因為大多數(shù)的容器都會用到查找接口，也就是find，所以C++直接將這個接口放到算法庫里面去了，實現(xiàn)一個函數(shù)模板，這個函數(shù)的實現(xiàn)實際也比較簡單，只要遍歷一遍迭代器然后返回對應位置的迭代器即可，所以這個函數(shù)不單獨作為某個類的成員函數(shù)，而是直接放到了算法庫里面去。
void test_vector6()//測試insert和find
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.insert(v.begin(), 4);
v.insert(v.begin() + 2, 4);
//vector的迭代器能夠直接+2，源自于vector的底層是連續(xù)的空間，迭代器也就是連續(xù)的，而list的底層不是連續(xù)空間，而是一個個的節(jié)點，
//所以迭代器就不能++來進行使用了
//如果要在vector里面的數(shù)字3位置插入一個元素的話：std::find，find的實現(xiàn)就是遍歷一遍迭代器，找到了就返回對應位置的迭代器。
//而vector、list、deque等容器都會用到find，所以find直接實現(xiàn)一個模板即可。
vector<int>::iterator it = std::find(v.begin(), v.end(), 3);
//string沒有實現(xiàn)find的原因是string不僅僅要找某一個字符，而且還要找一個字串，所以算法庫的find就不怎么適用，string就自己造輪子
v.insert(it, 30);
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}3.類外、類內(nèi)、算法庫的3個swap
1.
vector類內(nèi)的swap用于兩個對象的交換，在swap實現(xiàn)里面再調(diào)用std的swap進行內(nèi)置類型的交換，但C++用心良苦，如果你不小心使用的格式是std里面的swap格式的話，也沒有關(guān)系，因為類外面有一個匹配vector的swap，所以會優(yōu)先調(diào)用類外的swap，C++極力不想讓你調(diào)用算法庫的swap，就是因為如果交換的類型是自定義類型的情況下，算法庫的swap會進行三次深拷貝，代價極大，所以為了極力防止你調(diào)用算法庫的swap，C++不僅在類內(nèi)定義了swap，在類外也定義了已經(jīng)實例化好的swap，調(diào)用時會優(yōu)先調(diào)用最匹配的swap。
void test_vector8()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
vector<int> v1;
v1.swap(v);
swap(v1, v);//一不小心這樣用呢？那也不會去調(diào)用算法庫里面的三次深拷貝的swap
//這里會優(yōu)先匹配vector的類外成員函數(shù)，既然有vector作為類型實例化出來的swap函數(shù)模板，就沒有必要調(diào)用算法庫里面的模板進行實例化
//template <class T, class Alloc>
//void swap(vector<T, Alloc>&x, vector<T, Alloc>&y);
}五、看源碼時需要注意的問題
1.
看源碼框架的方法：將類成員變量先抽出來，看一看成員函數(shù)的聲明具體都實現(xiàn)了什么功能，如果想要看實現(xiàn)，那就去.c文件抽出來具體函數(shù)去看
2.
看某些書籍時的道理和看源碼是一樣的，要進行抽絲剝繭，不要想著第一遍就把看到的所有東西都弄回，如果你覺得這本書或源碼非常不錯，你可以多次反復的去看，要循序漸進的去學，一段時間之后，你的知識儲備上來之后，可能再去看書籍或者源碼又有新的不同的感受，所以不要想著一遍就把所有的東西都搞明白，第一遍弄懂個70%-80%就很不錯，如果你想學扎實一點，那就增加遍數(shù)。
到此這篇關(guān)于C++ vector的基本使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ vector使用內(nèi)容請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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