关于vector头文件

vector概述
vector是种容器，类似数组一样，但它的size可以动态改变。

vector的元素在内存中连续排列，这一点跟数组一样。这意味着我们元素的索引将非常快，而且也可以通过指针的偏移来获取vector中的元素。

但连续排列也带来了弊端，当我们向vector中间插入一个数据时，整个vector的size变大，在内存中就需要重新分配空间，常规的做法是直接申请一个新的array，并将所有元素拷贝过去；但这么做的话，无疑太浪费时间，因此vector采用的做法是：vector会分配额外的空间，以适应size的动态增长。因此，包含同样数量元素的vector和数组相比，占用的空间会更大。而且在vector最后增加或者删除一个元素，消耗的时间是一个常数值，与vector的size无关。

与其他容器（deques、lists、forward_lists）相比，vector在获取元素和对最后一个元素的操作效率上更高；但对于中间元素的操作，性能则相对较差。

vector的使用
头文件
代码语言：javascript复制
#include <vector>
创建vector对象
代码语言：javascript复制
std::vector<int> vec1; // 空的vector，数据类型为int std::vector<int> vec2(4); // 4个值为0的vector std::vector<int> vec3 (4,10); // 4个值为10的vector [10 10 10 10] std::vector<int> vec4 (vec3.begin(),vec3.end()); // [10 10 10 10] std::vector<int> vec5 (vec3); // [10 10 10 10] std::vector<int> vec6 = {10, 20, 30, 40}; // [10 20 30 40]
属性及操作
Iterators

Name

Description

begin

返回指向迭代器第一个元素的指针

end

返回指向迭代器最后一个元素的指针

rbegin

返回迭代器逆序第一个元素的指针

rend

返回迭代器逆序最后一个元素的指针

cbegin

返回常量迭代器的第一个元素的指针

cend

返回常量迭代器的最第一个元素的指针

crbegin

返回常量迭代器逆序的第一个元素的指针

crend

返回常量迭代器逆序的最后一个元素的指针

Capacity

Name

Description

size

返回当前vector使用数据量的大小

max_size

返回vector最大可用的数据量

resize

调整vector中的元素个数

capacity

返回vector中总共可以容纳的元素个数

empty

测试vector是否是空的

reserve

控制vector的预留空间

shrink_to_fit

减少capacity到size的大小

Element access

Name

Description

operator[]

在[]中可以做运算

at

vector.at(i)相当于vector[i]

front

返回第一个元素的值

back

返回最后一个元素的值

data

返回指向vector内存数据的指针

Modifiers

Name

Description

assign

指定vector内容

push_back

在容器的最后一个位置插入元素x

pop_back

删除最后一个元素

insert

插入元素

erase

擦除元素

swap

交换两个容器的内容

clear

将容器里的内容清空，size值为0，但是存储空间没有改变

emplace

插入元素（与insert有区别）

emplace_back

在容器的最后一个位置插入元素x(与push_back有区别)

Allocator

Name

Description

get_allocator

返回vector的内存分配器

具体使用方法
Iterators

Iterators使用方式比较简单，下面的程序也很直观的展现了它们的用法。其中it3和it4在for中使用auto来定义，使用更加方便。

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#include <iostream> #include <vector> using namespace std; int main() { vector<int> vec0; for (int i = 0; i < 10; ++i) { vec0.push_back(i); //[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9] } vector<int>::iterator it1; for (it1 = vec0.begin(); it1 != vec0.end(); ++it1) { cout << ' ' << *it1 << endl; //[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9] } vector<int>::reverse_iterator it2; for (it2 = vec0.rbegin(); it2 != vec0.rend(); ++it2) { cout << ' ' << *it2 << endl; //[9,8,7,6,5,4,3,2,1,0] } for (auto it3 = vec0.cbegin(); it3 != vec0.end(); ++it3) { cout << ' ' << *it3 << endl; //[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9] } for (auto it4 = vec0.crbegin(); it4 != vec0.crend(); ++it4) { cout << ' ' << *it4 << endl; //[9,8,7,6,5,4,3,2,1,0] } return 0; }
如果是vec0.begin()+1,则表示从第二个元素开始。

Capacity

Capacity中的几个函数，从描述上看有点模糊，下面我们具体解释一下。

● size返回的是当前vector中有多少元素；
● max_size返回的是最大可用的数据量，这跟实际的硬件有关，但也并不是所有的内存空间都可用，比如下面程序中的运行的内存大小为32GByte,但返回的结果是4GByte；
● capacity是当前vector分配的可以容纳的元素个数，下面的代码中，vec0可以容纳13个元素，但仅包含了size(即10)个元素，还有3个元素可以放进去，当再放入超过3个元素后，vec0就会被重新分配空间；所以，capacity始终大于等于size；
● resize把容器改为容纳n个元素。调用resize之后，size将会变为n；其中n又分了三种情况，当n <size时，容器尾部的元素会被销毁，capacity保持不变；当size<n≤capacity时，新增加的元素都是0，capacity保持不变；当n style="font-size: inherit;color: inherit;line-height: inherit;">capacity时，size和capacity同时变为n，新增加的元素都是0；</size时，容器尾部的元素会被销毁，capacity保持不变；当size<n≤capacity时，新增加的元素都是0，capacity保持不变；当n>
● empty比较简单，当vector为空时，返回1，不为空返回0；
● shrink_to_fit，去掉预留的空间，capacity与size保持一致
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#include <iostream> #include <vector> using namespace std; int main() { vector<int> vec0; cout << "vec0 empty status:" << vec0.empty() << endl; // 1 for (int i = 0; i < 10; ++i) { vec0.push_back(i); //[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9] } cout << "vec0 empty status:" << vec0.empty() << endl; // 0 //---------------Capacity-------------------------- cout << "vec0 size:" << vec0.size() << endl; //10 cout << "vec0 max size:" << vec0.max_size() << endl; //1073741823 = 4GByte cout << "vec0 capacity:" << vec0.capacity() << endl; //13 vec0.resize(20); cout << "new size:" << vec0.size() << "  new capacity:" << vec0.capacity() << endl; //20 20 vec0.resize(5); cout << "new size:" << vec0.size() << "  new capacity:" << vec0.capacity() << endl; // 5 20 vec0.shrink_to_fit(); cout << "new size:" << vec0.size() << "  new capacity:" << vec0.capacity() << endl; // 5 5 return 0; }
● reserve用来指定vector的预留空间，在上面的代码中，没有resize前capacity是值为13，但我们可以提前指定vector的容量。
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#include <iostream> #include <vector> using namespace std; int main() { //---------------reserve----------------------------- std::vector<int> vec0; int sz; sz = vec0.capacity(); std::cout << "making vec0 grow:\n"; for (int i = 0; i < 100; ++i) { vec0.push_back(i); if (sz != vec0.capacity()) { sz = vec0.capacity(); std::cout << "capacity changed: " << sz << '\n'; } } std::vector<int> vec1; sz = vec1.capacity(); vec1.reserve(100); // this is the only difference with vec0 above std::cout << "making vec1 grow:\n"; for (int i = 0; i < 100; ++i) { vec1.push_back(i); if (sz != vec1.capacity()) { sz = vec1.capacity(); std::cout << "capacity changed: " << sz << '\n'; } } return 0; }
打印结果为：

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making vec0 grow: capacity changed: 1 capacity changed: 2 capacity changed: 3 capacity changed: 4 capacity changed: 6 capacity changed: 9 capacity changed: 13 capacity changed: 19 capacity changed: 28 capacity changed: 42 capacity changed: 63 capacity changed: 94 capacity changed: 141 making vec1 grow: capacity changed: 100
Element access

vector元素获取的使用方法也比较简单，下面的代码可以很好的展示：

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vector<int> vec0; for (int i = 0; i < 10; ++i) { vec0.push_back(i); //[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9] } for (unsigned int i = 0; i < vec0.size(); ++i) { cout << vec0.at(i) << endl; //[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9] } cout << "front element:" << vec0.front() << endl; //0 cout << "back element:" << vec0.back() << endl; //9 vector<int>vec1(5); // [0,0,0,0,0] int *p = vec1.data(); // vec1 must not be empty for (unsigned int i = 0; i < vec1.size(); ++i) { *p = i; ++p; } for (unsigned int i = 0; i < vec1.size(); ++i) { cout << vec1[i] << endl; // [0,1,2,3,4] }
Modifiers

assign主要有三种用法，如下面的demo所示：

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vector<int> vec1; vector<int> vec2; vector<int> vec3; vec1.assign(5, 10); //[10,10,10,10,10] vector<int>::iterator it; it = vec1.begin() + 1; vec2.assign(it, vec1.end() - 1); //[10,10,10] int arr[] = { 10,20,30,40}; vec3.assign(arr, arr + 4); //[10,20,30,40]
push_back和pop_back用法比较简单

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vec0.push_back(55); cout << "Last element:" << vec0.back() << "  size: " << vec0.size()<< endl; //55 11 vec0.pop_back(); cout << "Last element:" << vec0.back() << "  size: " << vec0.size() << endl; //9 10
在vector中，有插入元素功能的函数有四个：push_back、insert、emplace和emplace_back，其中push_back上面讲了，emplace_back是在C++11中引入的，用法跟push_back完全一样，都是在vector的最后插入一个元素。

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vec3.emplace_back(100);
那为什么要引入一个用法完全一样的函数？因为它们的底层实现方式不同，push_back向容器尾部添加元素时，然后再将这个元素拷贝或者移动到容器中（如果是拷贝的话，事后会自行销毁先前创建的这个元素）；而 emplace_back 在实现时，则是直接在容器尾部创建这个元素，省去了拷贝或移动元素的过程。

insert和emplace(C++11中引入)都可以向vector中间插入元素，但insert可以插入多个元素，emplace一次只能插入一个元素。

insert有三种用法：

1. 在指定位置loc前插入值为val的元素,返回指向这个元素的迭代器,
2. 在指定位置loc前插入num个值为val的元素
3. 在指定位置loc前插入区间[start, end)的所有元素
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// method1 vector<int> vec1; int arr[] = { 1,2,3,4,5 }; vec1.insert(vec1.begin(), arr, arr + 5); //[1,2,3,4,5] // method2 vector<int> vec2(vec1); vector<int>::iterator it = vec1.begin() + 2; vec1.insert(it, 3, 20); // [1,2,20,20,20,3,4,5] // method3 vector<int> vec3(3, 40); vector<int>::iterator it2 = vec2.begin(); vec2.insert(it2, vec3.begin(), vec3.end()); // [40,40,40,1,2,3,4,5]
emplace的使用方式为：

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iterator emplace (const_iterator pos, args...);
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vector<int> vec0{1,2,3}; vec0.emplace(vec0.begin()+2,10); //[1,2,10,3]
若都是插入一个元素的情况下，该使用哪个函数呢？当然是C++11中新引入的emplace，emplace在插入元素时，在指定位置直接构造元素，而insert是生成元素，再将其赋值或移动到容器中。

vector中有三种可以删除元素的操作，第一种就是我们上面讲到的pop_back，删除最后一个元素，无返回值；第二种是clear，将容器清空，size变为0，无返回值；第三种是erase，通过迭代器来删除元素，可以删除一个元素，也可以删除某个范围内的元素，返回下一个位置的迭代器。

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vector<int> vec0{ 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; //for (int i = 0; i < 4; ++i) { //    vec0.pop_back(); //} vec0.erase(vec0.begin() + 3); // [1,2,3,5,6,7,8,9,10] vec0.erase(vec0.begin(), vec0.begin() + 5); // [7,8,9,10] //vec0.clear();
swap的用法也比较简单，就是交换两个vector的内容

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vector<int> vec1{ 1,2,3,4,5 }; vector<int> vec2{ 10,20,30 }; vec1.swap(vec2);
Allocator

get_allocator用的不是特别多，我们把使用方法讲一下。

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vector<int> myvector; int * p; unsigned int i; // 使用Allocator为数组分配5个元素的空间 p = myvector.get_allocator().allocate(5); for (i=0; i<5; i++) myvector.get_allocator().construct(&p[i],i); std::cout << "The allocated array contains:"; for (i=0; i<5; i++) std::cout << ' ' << p[i]; //[0,1,2,3,4] for (i=0; i<5; i++) myvector.get_allocator().destroy(&p[i]); myvector.get_allocator().deallocate(p,5);
二维数组
上面我们讲的，都相当于是一维数组，vector还支持二维数组，但这种二维数组是通过嵌套的方式来实现，并不像Python或者Matlab的矩阵那么直观。

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vector<vector<int>> arr(3); for (int i = 0; i < 3; ++i) { arr[i].resize(3); //3x3 array } for (int i = 0; i < 3; ++i) for (int k = 0; k < 3; ++k) arr[i][k] = i * k; // 赋值 arr.resize(4); // 二维数组包含4个变量 arr[2].resize(5); // 第3个变量包含5个变量