C++中的vector介绍（常用函数）

目录

  • vector的介绍及使用
    • 1.vector的介绍
    • 2.vector的使用
      • 2.1vector的定义
      • 2.2 vector iterator 的使用
      • 2.3vector 空间增长问题
      • 2.4 vector 增删查改
      • 2.5 vector 迭代器失效问题。（重点）
    • 3.动态二维数组理解
    • 4.模拟实现reserve

vector的介绍及使用

1.vector的介绍

vector的文档介绍
在这里插入图片描述
vector是序列容器，表示可以改变大小的数组。

2.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。

2.1vector的定义

(constructor)构造函数声明接口说明
vector()（重点）无参构造
vector（size_type n, const value_type& val =value_type()）构造并初始化n个val
vector (const vector& x); （重点）拷贝构造
vector (InputIterator first, InputIterator last)使用迭代器进行初始化构造

在这里插入图片描述

int main()
{
	vector<int> v1;//无参的构造
	vector<int> v2(5, 1);//n个val的构造
	vector<int> v3(v2);//拷贝构造
	vector<int> v4(v2.begin(), v2.end());//迭代器区间构造
	return 0;
}

2.2 vector iterator 的使用

iterator的使用接口说明
begin +end（重点）获取第一个数据位置的iterator/const_iterator， 获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator
rbegin +rend获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
正向迭代器的遍历打印

vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
vector<int>::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
	cout << *it << " ";
	++it;
}

在这里插入图片描述
使用迭代器进行修改

	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		*it += 2;
		cout << *it << " ";
		++it;
	}

在这里插入图片描述
反向迭代器的遍历打印

	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin();
	while (rit != v.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		++rit;
	}

在这里插入图片描述

2.3vector 空间增长问题

容量空间接口说明
size获取数据个数
capacity获取容量大小
empty判断是否为空
resize（重点）改变vector的size
reserve （重点）改变vector的capacity
vector<int> v;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
	v.push_back(i);
}
v.resize(5);//size = 5
v.resize(8,100);//size = 8
v.resize(10);//size = 10

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

（1）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。
（2）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。
（3）resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。
VS的环境下:


// 往vecotr中插入元素时，如果大概已经知道要存放多少个元素
// 可以通过reserve方法提前将容量设置好，避免边插入边扩容效率低
size_t sz;
vector<int> v;
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 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';
	}
}

在这里插入图片描述

2.4 vector 增删查改

vector增删查改接口说明
push_back（重点）尾插
pop_back （重点）尾删
find查找。（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口）
insert在position之前插入val
erase删除position位置的数据
swap交换两个vector的数据空间
operator[] （重点）像数组一样访问
    vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);

在这里插入图片描述

v.pop_back();
v.pop_back();

在这里插入图片描述

	vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
	auto pos = find(v.begin(), v.end(),3);
	if (pos != v.end())
	{
		v.insert(pos, 100);
	}

在这里插入图片描述

vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
auto pos = find(v.begin(), v.end(),3);
if (pos != v.end())
{
	//v.insert(pos, 100);
	v.erase(pos);
}

在这里插入图片描述

2.5 vector 迭代器失效问题。（重点）

（1）迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对指针进行了封装，比如：vector的迭代器就是原生态指针T* 。因此迭代器失效， 实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器，程序可能会崩溃)。
对于vector可能会导致其迭代器失效的操作有：
A. 会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效，比如： resize、reserve、insert、assign、push_back等。

vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
auto it = v.begin();
v.reserve(100);
// reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数，操作期间可能会引起底层容量改变

//it = v.begin();//重新赋值，就不会报错
while (it != v.end())
{
	cout << *it << " ";
	++it;
}

出错原因：以上操作，都有可能会导致vector扩容，也就是说vector底层原理旧空间被释放掉，而在打印时，it还使用的是释放之间的旧空间，在对it迭代器操作时，实际操作的是一块已经被释放的空间，而引起代码运行时崩溃。
解决方式：在以上操作完成之后，如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，只需给it重新赋值即可。
B.指定位置元素的删除操作–erase

vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);
v.erase(it);
//it = v.begin();//重新赋值，就不会报错
//cout << *it << endl;//迭代器失效，此处会导致非法访问

erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前搬移，没有导致底层空间的改变，理
论上讲迭代器不应该会失效，但是：如果pos刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end的位置，而end位置是没有元素的，那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素时，vs就认为该位置迭代器失效了。
注意：与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效。

3.动态二维数组理解

vector<vector<int>> vv;构造一个vv动态二维数组，vv中总共有n个元素，每个元素都是vector类型的，每行没有包含任何元素

vector<vector<int>> vv;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
	for (int j = 0; j < 5; j++)
	{
		vv[i][j] = i * j;//vv.operator[](i).operator[](j) = i * j;
	}
}

在这里插入图片描述

4.模拟实现reserve

void reserve(size_t n)
{
	if (capacity() < n)
	{
		size_t old_size = size();
		T* tmp = new T[n];
		memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());
		delete[] _start;
		_start = tmp;
		_finish = tmp + old_size;
		_end_of_storage = tmp + n;
	}

假设模拟实现的vector中的reserve接口中，使用memcpy进行的拷贝，以下代码会发生什么问
题？

vector<string> vs;
vs.push_back("1111");
vs.push_back("2222");
vs.push_back("3333");
vs.push_back("4444");
vs.push_back("5555");//扩容

在这里插入图片描述

  1. memcpy是内存的二进制格式拷贝，将一段内存空间中内容原封不动的拷贝到另外一段内存空间中
  2. 如果拷贝的是 自定义类型的元素，memcpy既高效又不会出错，但如果拷贝的是自定义类型元素，并且自定义类型元素中涉及到资源管理时，就会出错，因为memcpy的拷贝实际是浅拷贝。
    正确的模拟实现
void reserve(size_t n)
{
	if (capacity() < n)
	{
		size_t old_size = size();
		T* tmp = new T[n];
		for (int i = 0; i < old_size; i++)
		{
			tmp[i] = _start[i];
		}
		delete[] _start;
		_start = tmp;
		_finish = tmp + old_size;
		_end_of_storage = tmp + n;
	}
}

结论：如果对象中涉及到资源管理时，千万不能使用memcpy进行对象之间的拷贝，因为memcpy是浅拷贝，否则可能会引起内存泄漏甚至程序崩溃。

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