【STL】之Vector详解

冷不防 2022-05-15 08:39 248阅读 0赞

*   *   *  Vector概述
         *  Vector的数据结构
         *  Vector常用函数
         *  C++ Vector

### Vector概述 ###

C++内置了数组的类型，在使用数组的时候，必须指定数组的长度，一旦配置了就不能改变了，通常我们的做法是：尽量配置一个大的空间，以免不够用，这样做的缺点是比较浪费空间，预估空间不当会引起很多不便。  
STL实现了一个Vector容器，该容器就是来改善数组的缺点。vector是一个动态空间，随着元素的加入，它的内部机制会自行扩充以容纳新元素。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，再也不必因为害怕空间不足而一开始就配置一个大容量数组了，vector是用多少就分配多少。

大家知道，初始化一个数组的时候，需要给数组分配一块内存，数组中的数据都是按序存放的。vector也是如此，再初始化的时候给vector容器分配一块内存，用来存放容器中的数据，一旦分配的内存不足以存放新加入的数据时，就需要扩充空间。STLVector的做法是：重新开辟一段新的空间，将原空间的数据迁移过去，然后新加入的数据存放在新空间之后并释放掉原有空间。  
在这个过程中，配置新空间->数据移动->释放旧空间会带来一定的时间成本，所以必须尽可能高效的实现，STL的Vector设计中对这一部分做了相当大的优化，使得时间成本尽可能的小。

### Vector的数据结构 ###

我们从最简单的开始，Vector的数据结构相当简单，由于需要判断内存是否够用，所以要用到三个指针，分别指向头，目前使用空间的尾，目前可用空间的尾。其源代码如下：

template <class alloc="alloc">//alloc是STL的空间配置器
    class vector
    {
        // 这里提供STL标准的allocator接口
      typedef simple_alloc<value_type, alloc=""> data_allocator;
    
      iterator start;               // 内存空间起始点
      iterator finish;              // 当前使用的内存空间结束点
      iterator end_of_storage;      // 实际分配内存空间的结束点
    }</value_type,></class>

每当初始化一个vector的时候，先分配一段内存，称为目前可用空间，大小为end\_of\_storage - start + 1，当往vector里面加入数据的时候，finish就往后移，代表目前已使用的空间，这样做的好处是，不用频繁的扩充空间和转移数据，使得时间成本下降。  
在上述代码中，我们看到vector采用了STL标准的空间配置其接口  
vector提供了如下函数来支持获取其数据结构中的相关参数

//获取指向vector首元素的迭代器
    iterator begin() { return start; }
    
    //获取指向vector尾元素的迭代器
    iterator end() { return finish; }
    
    // 返回当前对象个数，即已使用空间的大小
    size_type size() const { return size_type(end() - begin()); }
    
    // 返回重新分配内存前最多能存储的对象个数，即目前可用空间的大小
    size_type capacity() const { return size_type(end_of_storage - begin()); }

### Vector常用函数 ###

*  vector的创建  
    构造函数进行了重载，可以用多种方式创建vector。

vector<int> vec1; // 创建一个空的vector
    
    vector<int> vec2(vec1); // 创建一个vector vec2,并用vec1去初始化vec2
    
    vector<int> vec3(10); // 创建一个含有n个数据的vector
    
    vector<int> vec4(10,0); // 创建含有10个数据的vector，并全部初始化为0

*  push\_back(),pop\_back()添加删除元素

// 在vector尾部添加元素  
    vec1.push_back(4);  
    vec1.push_back(6);  
    vec1.push_back(8);  
    vec1.push_back(1);  
    vec1.push_back(2);  
    PrintVector(vec1);  
    
    // 在vector尾部删除元素  
    vec1.pop_back();  
    PrintVector(vec1);  
    
    // 在vector头部添加元素，无法完成，因为vector的数据结构为数组，无法在头部插入元素，否则需要整个数组前移；  
    
    // 在vector头部删除元素，无法完成，理由同上。

*  \[\],at(),取某位置的元素值

// 取vector中某位置的元素值
        cout << "在1位置的元素值为：" << vec1.at(1) << endl;
        cout << "在1位置的元素值为：" << vec1[1] << endl;

*  begin(),end(),指向头元素、尾元素的指针

void PrintVector(vector<int> ve)
    
    {
    
        cout << "Vector中的数据为：";
    
        vector<int>::iterator veIterator;
    
        for (veIterator = ve.begin(); veIterator < ve.end(); veIterator++)
    
        {
    
            cout << *veIterator << " ";
    
        }
    
        cout << endl;
    
    }

*  max\_size(),vector的最大容纳量；size():vector当前的元素个数。

cout << "vector中的最大容量为：" << vec1.max_size() << endl;
    
    cout << "vector中的元素个数为：" << vec1.size() << endl;

*  empty()，判断vector是否为空（如果为空，返回1.否则返回0）

cout << "vector是否为空：" << vec1.empty() << endl;

*  sort():对vector升序排序；reverse()：对vector降序排序。

// 对vector进行升序排序
    
        sort(vec1.begin(), vec1.end());
    
        PrintVector(vec1);
    
        // 对vector进行降序排序
        reverse(vec1.begin(), vec1.end());
        PrintVector(vec1);

*  erase()：删除某个元素

// 删除数组的某个元素
    // 为什么要使用iterator来进行定位，因为数组如果要删除一个元素或者插入一个元素，会导致其他元素移动，所以不能直接进行删除
    vector<int>::iterator vItera = vec1.begin();
    vItera = vItera + 2;
    vec1.erase(vItera);
    PrintVector(vec1);

*  clear():清除所有元素

// 清除所有数据
       vec1.clear();
       PrintVector(vec1);
       cout << "vector是否为空：" << vec1.empty() << endl;

更多Vector函数，可以浏览C++文档

### [C++ Vector][C_ Vector] ###

[C_ Vector]: http://www.cplusplus.com/reference/vector/vector/