【C++】vector的介绍和使用（上）-阿里云开发者社区

【C++】vector的介绍和使用（上）

2023-02-08 204

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简介： 【C++】vector的介绍和使用（上）

👉vector 的介绍👈

vector是表示可变大小数组的序列容器。

就像数组一样，vector也采用的连续存储空间来存储元素。也就是意味着可以采用下标对vector的元素进行访问，和数组一样高效。但是又不像数组，它的大小是可以动态改变的，而且它的大小会被容器自动处理。

本质讲，vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组需要被重新分配大小为了增加存储空间。其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是一个相对代价高的任务，因为每当一个新的元素加入到容器的时候，vector并不会每次都重新分配大小。

vector分配空间策略：vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，因为存储空间比实际需要的存储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。但是无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入一个元素的时候是在常数时间的复杂度完成的。

因此，vector占用了更多的存储空间，为了获得管理存储空间的能力，并且以一种有效的方式动态增长。

与其它动态序列容器相比（deque, list and forward_list）， vector在访问元素的时候更加高效，在末尾添加和删除元素相对高效。对于其它不在末尾的删除和插入操作，效率更低。比起list和forward_list统一的迭代器和引用更好。

使用STL的三个境界：能用，明理，能扩展，那么下面学习vector，我们也是按照这个方法去学习。

👉vector 的使用👈

vector学习时一定要学会查看文档：vector的文档介绍，vector在实际中非常的重要，在实际中我们熟悉常见的接口就可以，下面列出了哪些接口是要重点掌握的。

vector 的构造函数和遍历

vector的构造和遍历代码演示

void vectorTest1()
{
    vector<int> first;                                // empty vector of ints
    vector<int> second(4, 100);                       // four ints with value 100
    vector<int> third(second.begin(), second.end());  // iterating through second
    vector<int> fourth(third);                       // a copy of third
    // 用数组来初始化
    // the iterator constructor can also be used to construct from arrays:
    int myints[] = { 16,2,77,29 };
    vector<int> fifth(myints, myints + sizeof(myints) / sizeof(int));
    // []+下标遍历，只有string和vector支持这种方式
    for (size_t i = 0; i < fifth.size(); ++i)
    {
        cout << fifth[i] << ' ';
    }
    cout << endl;
    // 迭代器遍历
    vector<int>::iterator it = fifth.begin();
    while (it != fifth.end())
    {
        cout << *it << ' ';
            ++it;
    }
    cout << endl;
    // 范围for遍历，底层为迭代器
    for (auto e : fifth)
    {
        cout << e << ' ';
    }
    cout << endl;
}

vector iterator

为什么vector<char> str和string str无法取代对方

网络上发送一段字符串，字符串需要以'\0'结束，而 string 无法被发送。

string 支持比较字符串大小，比较常见；而 vector 的比较大小不常见，也没有什么意义。

函数接口不完全相同。如 string 类有 +=，而 vector 没有 +=。

vector 空间增长问题

reserve只负责开辟空间，如果确定知道需要用多少空间，reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问题。

resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size

reserve 函数接口不会使 vector 缩容，缩容一般是异地缩容，缩容比较大。

resize 的函数接口也能说明内置类型需要有构造函数。

注：在程序里看到的空间都是虚拟的进程空间，进程会提高页表映射和物理内存建立映射。只有在内核层通过页表才能找到物理地址。

注：reserve 只会修改capacity，不会影响size。

为什么上面的程序会报错呢？因为 reserve 函数将 capacity改成了10，而 size 还是0,所以就会越界访问，触发了 [ ]运算符重载的 assert 报错。

我们可以将上面的代码，改成下面代码的样子，就不会出现这个问题了。

void vectorTest3()
{
    vector<int> v;
    v.reserve(10);
    // 或者将v.reserve(10)换成v.resize(10)
    for (size_t i = 0; i < 10; ++i)
    {
        //v[i] = i;
        v.push_back(i);
    }
}

测试 vector 的默认扩容机制

void TestVectorExpand()
{
    size_t sz;
    vector<int> v;
    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';
        }
    }
}

VS的运行结果

Linux的运行结果

capacity的代码在VS和g++下分别运行会发现，VS下capacity是按1.5倍增长的，g++是按2倍增长的。这个问题经常会考察，不要固化的认为，vector增容都是2倍，具体增长多少是根据具体的需求定义的。VS是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。

为什么扩容多数扩2倍

2 倍比较合适
每次扩少了，会导致频繁扩容
每次扩多了，用不完，存在空间浪费

如果已经确定vector中要存储元素大概个数，可以提前将空间设置足够，就可以避免边插入边扩容导致效率低下的问题了。

void TestVectorExpandOP()
{
    vector<int> v;
    size_t sz = v.capacity();
    v.reserve(100); // 提前将容量设置好，可以避免一遍插入一遍扩容
    cout << "making bar 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';
        }
    }
}