74 C++ - vector容器

简介: 74 C++ - vector容器

1. vector容器基本概念

vector的数据安排以及操作方式,与array非常相似,两者的唯一差别在于空间的运用的灵活性。Array是静态空间,一旦配置了就不能改变,要换大一点或者小一点的空间,可以,一切琐碎得由自己来,首先配置一块新的空间,然后将旧空间的数据搬往新空间,再释放原来的空间。Vector是动态空间,随着元素的加入,它的内部机制会自动扩充空间以容纳新元素。因此vector的运用对于内存的合理利用与运用的灵活性有很大的帮助,我们再也不必害怕空间不足而一开始就要求一个大块头的array了。

Vector的实现技术,关键在于其对大小的控制以及重新配置时的数据移动效率,一旦vector旧空间满了,如果客户每新增一个元素,vector内部只是扩充一个元素的空间,实为不智,因为所谓的扩充空间(不论多大),一如刚所说,是”配置新空间-数据移动-释放旧空间”的大工程,时间成本很高,应该加入某种未雨绸缪的考虑,稍后我们便可以看到vector的空间配置策略。

2.vector迭代器

Vector维护一个线性空间,所以不论元素的型别如何,普通指针都可以作为vector的迭代器,因为vector迭代器所需要的操作行为,如operaroe*, operator->, operator++, operator–, operator+, operator-, operator+=, operator-=, 普通指针天生具备。Vector支持随机存取,而普通指针正有着这样的能力。所以vector提供的是随机访问迭代器(Random Access Iterators).

根据上述描述,如果我们写如下的代码:

Vector<int>::iterator it1;

Vector<Teacher>::iterator it2;

it1的型别其实就是Int*,it2的型别其实就是Teacher*.

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main(){
  vector<int> v;
  for (int i = 0; i < 10;i ++){
    v.push_back(i);
    cout << v.capacity() << endl;  // v.capacity()容器的容量
  }
  system("pause");
  return EXIT_SUCCESS;
}

3. vector的数据结构

Vector所采用的数据结构非常简单,线性连续空间,它以两个迭代器_Myfirst和_Mylast分别指向配置得来的连续空间中目前已被使用的范围,并以迭代器_Myend指向整块连续内存空间的尾端。

为了降低空间配置时的速度成本,vector实际配置的大小可能比客户端需求大一些,以备将来可能的扩充,这边是容量的概念。换句话说,一个vector的容量永远大于或等于其大小,一旦容量等于大小,便是满载,下次再有新增元素,整个vector容器就得另觅居所。

注意:

所谓动态增加大小,并不是在原空间之后续接新空间(因为无法保证原空间之后尚有可配置的空间),而是一块更大的内存空间,然后将原数据拷贝新空间,并释放原空间。因此,对vector的任何操作,一旦引起空间的重新配置,指向原vector的所有迭代器就都失效了。这是程序员容易犯的一个错误,务必小心。

4. vector常用API操作

4.1 vector构造函数
vector<T> v; //采用模板实现类实现,默认构造函数
vector(v.begin(), v.end());//将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
vector(n, elem);//构造函数将n个elem拷贝给本身。
vector(const vector &vec);//拷贝构造函数。
//例子 使用第二个构造函数 我们可以...
int arr[] = {2,3,4,1,9};
vector<int> v1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));
4.2 vector常用赋值操作
assign(beg, end);//将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
assign(n, elem);//将n个elem拷贝赋值给本身。
vector& operator=(const vector  &vec);//重载等号操作符
swap(vec);// 将vec与本身的元素互换。
4.3 vector大小操作
size();//返回容器中元素的个数
empty();//判断容器是否为空
resize(int num);//重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以默认值填充新位置。如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
resize(int num, elem);//重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以elem值填充新位置。如果容器变短,则末尾超出容器长>度的元素被删除。
capacity();//容器的容量
reserve(int len);//容器预留len个元素长度,预留位置不初始化,元素不可访问。
4.4 vector数据存取操作
at(int idx); //返回索引idx所指的数据,如果idx越界,抛出out_of_range异常。
operator[];//返回索引idx所指的数据,越界时,运行直接报错
front();//返回容器中第一个数据元素
back();//返回容器中最后一个数据元素
4.5 vector插入和删除操作
insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele.
push_back(ele); //尾部插入元素ele
pop_back();//删除最后一个元素
erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
erase(const_iterator pos);//删除迭代器指向的元素
clear();//删除容器中所有元素

5. vector小案例

5.1巧用swap,收缩内存空间
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main(){
  vector<int> v;
  for (int i = 0; i < 100000;i ++){
    v.push_back(i);
  }
  cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;
  cout << "size:" << v.size() << endl;
  //此时 通过resize改变容器大小
  v.resize(10);
  cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;
  cout << "size:" << v.size() << endl;
  //容量没有改变
  vector<int>(v).swap(v);
  cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;
  cout << "size:" << v.size() << endl;
  system("pause");
  return EXIT_SUCCESS;
}
5.2 reserve预留空间
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main(){
  vector<int> v;
  //预先开辟空间
  v.reserve(100000);
  int* pStart = NULL;
  int count = 0;
  for (int i = 0; i < 100000;i ++){
    v.push_back(i);
    if (pStart != &v[0]){
      pStart = &v[0];
      count++;
    }
  }
  cout << "count:" << count << endl;
  system("pause");
  return EXIT_SUCCESS;
}


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