一、前言

大家好，在上一文中，我们重点介绍了 STL中的string类，明白了如何去操作字符串。本文我们将要来介绍的是STL中的vector类

二、vector的介绍及使用

1、vector的介绍

vector的文档介绍

1. vector是表示可变大小数组的序列容器。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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

2、常用接口细述

1）vector类对象的默认成员函数

① 构造函数

• 首先的话我们来看构造函数，一共是有三种形式

• 无参进行构造
• 放入n个相同数据
• 根据迭代器区间进行构造

其中的 allocator 是空间配置器，只是用于分配空间，目的为增加申请释放空间的效率

可以看到对于【vector】来说其为一个 模版类，所以我们在实例化的时候要声明其内置类型

template < class T, class Alloc = allocator<T> > class vector;

接下去，我们就到VS中来测试一下

void test_vector1()
{
  vector<int> v1;
  vector<int> v2(3, 2);
  string s("abcd");
  vector<int> v3(s.begin(), s.end());
}

• 以下是调试后的结果。重点我们可以来说一说最后一种迭代器的方式，有同学看到我们存入进去的明明是a b c d四个字符，但是在调试的时候看到的为什么是97 98 99 100呢，原因就在于我们对于【v3】声明的内置类型为int，但是我们传递进去的却是char，所以在这中间产生了一个 隐式类型转换

• 如果想要看到字符的话正确的形式应该改成下面这样

vector<char> v3;

💬 那有同学就说了，这个vector<char> v是不是和string s一样呢，存放的都是字符char

• 这个呢是不可以的，对于前者来说默认是不存在\0的，需要我们去进行添加，但是对于后者来说是一个字符串，而对于字符串来说结尾是存在\0的

vector<char> v;
string s;

💬 此时有同学又问，既然【vector】中可以存放char的话，那可不可以存放string呢

• 这个呢肯定是可以滴，因为【vector】是一个模版类，其会根据所传入的类型去做一个自动类型的推导

vector<string> v;

💬 最后的话再来讲一种初始化的方式，那就是利用我们在C语言阶段所学习过的 指针，虽然表面上利用的是指针的一个偏移量来做的一个初始化工作，但是呢它在底层利用的还是 迭代器 的思维

void test_vector2()
{
  // 利用天然的迭代器 —— 指针进行初始化
  int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
  vector<int> v2(a, a + 4);
}

• 一样通过调试来观察一下

② 拷贝构造

然后我们再来聊聊拷贝构造

拷贝方式如下：

vector<int> v1(3, 2);
vector<int> v2(v1);

③ 赋值重载

讲完拷贝构造，那赋值重载一定不能少

• 赋值重载用于对已存在的两个 vector 之间进行赋值，就是值之间的拷贝

v2 = v1;

• 因此呢对于不同类型的数据就无法进行赋值

void test_vector3()
{
  vector<int> v1(3, 2);
  vector<char> v2;
  v2 = v1;
}

2）vector类对象的访问及遍历操作

① operator[]

首先对于访问元素来说的话，最常见的还是 下标 + [ ] 的形式

• 下面是官方文档中的形式，虽然看起来很复杂，但是读者完全不用理会，会用就可以了

reference operator[] (size_type n);const_reference operator[] (size_type n) const;

• 由于我在 string 中对这一块已经讲解得很详细了，它们在使用的时候很类似，此处就不细说了

void test_vector4()
{
  vector<int> v({ 1,2,3,4,5 });
  for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
  {
    cout << v[i] << " ";
  }
  cout << endl;
}

既然降到了这个operator[]的话，就顺带地提一下at()这个接口吧

• 虽然这个接口并不是很常用，但是呢读者可以了解一下

• 我们可以看到，使用at(下标)也是可以访问到对应元素的

for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
  cout << v.at(i) << " ";
}

【温馨提示】：对于下标 + [] 的形式，出现问题会报断言错误；但是对于at(下标)来说，如果出现问题的话则会抛出异常

② 迭代器【⭐】

对于【vector】来说的话还是迭代器重要一些

迭代器作为 STL 六大组件，必然是绕不开的话题。库中也准备了多种的迭代器供使用者选择

💬 首先的话来讲讲begin()和end()

• 和【string】中一样，每个迭代器也是具有两种形式，第一个呢是具有 读写 的，第二个则是 只读 的const迭代器

• 使用的方式还是一样，相信读者并不陌生

vector<int>::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
  cout << *it << " ";
  it++;
}

💬 然后的话再来讲讲rbegin()和rend()

• 那对应反向迭代器也是类似

• 反向迭代器呢顾名思义就是从反方向进行遍历

vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin();
while (rit != v.rend())
{
  cout << *rit << " ";
  rit++;
}

③ 范围for

那么支持迭代器的话，一定支持范围for

• 马上来看看吧

for (auto e : v)
{
  cout << e << " ";
}

这里的话再补充一点，说到这个迭代器的话我们还会想到的一点就是算法头文件 algorithm 中的一个库函数叫做【sort】

• 可以先到官方文档中来看看，它有两个重载形式

• 首先来用用第一个，传入一个迭代器的区间即可

sort(v.begin(), v.end());

• 通过运行结果来看，排序出来的结果是默认升序的，这里就要涉及到【sort】函数的第二个重载形式，其最后一个参数其实是STL六大组件中的 ==仿函数==，这一块我会在后面的 STL之优先级队列 中讲解到

• 不过的话这里可以先提一嘴，这个重载形式，默认传入的仿函数对象为less<int>()，这是一个小堆，代表升序；如果我们要进行升序排序的话，需要传入的仿函数对象为greater<int>()，其为一个大堆，代表降序

sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());

• 通过运行结果我们就可以观察到确实是进行了降序排序

💬 那有同学说：除了正向迭代器以外，反向迭代器可不可以进行传递呢？

• 这个当然是可以的，看到我在下面传递了反向迭代器，并且默认按照升序来进行排序，那么从后往前进行升序排序即为 从前往后进行降序排序

sort(v.rbegin(), v.rend());