C++ STL中vector(向量容器)使用简单介绍

原文:http://www.seacha.com/article.php/knowledge/cbase/2013/0903/2205.html

C++ vector(向量容器)是一个线性顺序结构。相当于数组,但其大小可以不预先指定,并且自动扩展。它可以像数组一样被操作,由于它的特性我们完全可以将vector 看作动态数组,或者作为动态内存。
 
在创建一个vector 后,它会自动在内存中分配一块连续的内存空间进行数据存储,初始的空间大小可以预先指定也可以由vector 默认指定,这个大小即capacity ()函数的返回值。当存储的数据超过分配的空间时vector 会重新分配一块内存块,但这样的分配是很耗时的,在重新分配空间时它会做这样的动作:
 
首先,vector 会申请一块更大的内存块;
然后,将原来的数据拷贝到新的内存块中;
其次,销毁掉原内存块中的对象(调用对象的析构函数);
最后,将原来的内存空间释放掉。
 
如果vector 保存的数据量很大时,这样的操作一定会导致糟糕的性能(这也是vector 被设计成比较容易拷贝的值类型的原因)。所以说vector 不是在什么情况下性能都好,只有在预先知道它大小的情况下vector 的性能才是最优的。
 
 
vector 的特点:
 
(1) 指定一块如同数组一样的连续存储,但空间可以动态扩展。即它可以像数组一样操作,并且可以进行动态操作。通常体现在push_back() pop_back() 。
(2) 随机访问方便,它像数组一样被访问,即支持[ ] 操作符和vector.at()
(3) 节省空间,因为它是连续存储,在存储数据的区域都是没有被浪费的,但是要明确一点vector 大多情况下并不是满存的,在未存储的区域实际是浪费的。
(4) 在内部进行插入、删除操作效率非常低,这样的操作基本上是被禁止的。Vector 被设计成只能在后端进行追加和删除操作,其原因是vector 内部的实现是按照顺序表的原理。
(5) 只能在vector 的最后进行push 和pop ,不能在vector 的头进行push 和pop 。
(6) 当动态添加的数据超过vector 默认分配的大小时要进行内存的重新分配、拷贝与释放,这个操作非常消耗性能。 所以要vector 达到最优的性能,最好在创建vector 时就指定其空间大小。
 
Vectors 包含着一系列连续存储的元素,其行为和数组类似。访问Vector中的任意元素或从末尾添加元素都可以在常量级时间复杂度内完成,而查找特定值的元素所处的位置或是在Vector中插入元素则是线性时间复杂度。
 
1.Constructors 构造函数
 
vector<int> v1; //构造一个空的vector
vector<int> v1( 5, 42 ); //构造了一个包含5个值为42的元素的Vector
 
2.Operators 对vector进行赋值或比较
 
C++ Vectors能够使用标准运算符: ==, !=, <=, >=, <, 和 >.
要访问vector中的某特定位置的元素可以使用 [] 操作符.
 
两个vectors被认为是相等的,如果:
 
1.它们具有相同的容量
 
 
2.所有相同位置的元素相等.
 
vectors之间大小的比较是按照词典规则.
 
3.assign() 对Vector中的元素赋值
 
语法:
 
// 将区间[start, end]的元素赋到当前vector
void assign( input_iterator start, input_iterator end );
// 赋num个值为val的元素到vector中,这个函数将会清除掉为vector赋值以前的内容。
void assign( size_type num, const TYPE &val );
 
 
4.at() 返回指定位置的元素
 
语法:
 
TYPE at( size_type loc );//差不多等同v[i];但比v[i]安全;
 
5.back() 返回最末一个元素
 
6.begin() 返回第一个元素的迭代器
 
7.capacity() 返回vector所能容纳的元素数量(在不重新分配内存的情况下)
 
8.clear() 清空所有元素
 
9.empty() 判断Vector是否为空(返回true时为空)
 
10.end() 返回最末元素的迭代器(译注:实指向最末元素的下一个位置)
 
11.erase() 删除指定元素
 
语法:
 
iterator erase( iterator loc );//删除loc处的元素
iterator erase( iterator start, iterator end );//删除start和end之间的元素
 
12.front() 返回第一个元素的引用
 
13.get_allocator() 返回vector的内存分配器
 
14.insert() 插入元素到Vector中
 
语法:
 
//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
iterator insert( iterator loc, const TYPE &val );
//在指定位置loc前插入num个值为val的元素
void insert( iterator loc, size_type num, const TYPE &val );
//在指定位置loc前插入区间[start, end]的所有元素
void insert( iterator loc, input_iterator start, input_iterator end );
 
15.max_size() 返回Vector所能容纳元素的最大数量(上限)
 
16.pop_back() 移除最后一个元素
 
17.push_back() 在Vector最后添加一个元素
 
18.rbegin() 返回Vector尾部的逆迭代器
 
19.rend() 返回Vector起始的逆迭代器
 
20.reserve() 设置Vector最小的元素容纳数量
 
//为当前vector预留至少共容纳size个元素的空间
 
21.resize() 改变Vector元素数量的大小
 
语法:
 
//改变当前vector的大小为size,且对新创建的元素赋值val
void resize( size_type size, TYPE val );
 
22.size() 返回Vector元素数量的大小
 
23.swap() 交换两个Vector
 
语法:
 
void swap( vector &from );
 
 
Vector用法 :
 
1.声明:
 
一个vector类似于一个动态的一维数组。
 
vector<int> a; //声明一个元素为int类型的vector a
vectot<MyType> a; //声明一个元素为MyType类型的vector a
 
这里的声明的a包含0个元素,既a.size()的值为0,但它是动态的,其大小会随着数据的插入和删除改变而改变。
 
vector<int> a(100, 0); //这里声明的是一个已经存放了100个0的整数vector
 
你可以用以下的几种方法声明一个 vector 对象:
 
vector<float> v(5, 3.25); //初始化有5 个元素,其值都是3.25
vector<float> v_new1(v);
vector<float> v_new2 = v;
vector<float> v_new3(v.begin(), v.end());
 
这四个vector 对象是相等的,可以用operator==来判断。
 
2.向量操作
 
常用函数:
 
size_t size(); // 返回vector的大小,即包含的元素个数
void pop_back(); // 删除vector末尾的元素,vector大小相应减一
void push_back(); //用于在vector的末尾添加元素
T back(); // 返回vector末尾的元素
void clear(); // 将vector清空,vector大小变为0
 
其他访问方式:
 
 
cout<<a[5]<<endl;
cout<<a.at(5)<<endl;
 
以上区别在于后者在访问越界时会抛出异常,而前者不会。
 
3.遍历
 
(1). for(vector<datatype>::iterator it=a.begin(); it!=a.end();it++)
cout<<*it<<endl;
 
(2). for(int i=0;i<a.size;i++)
cout<<a[i]<<endl;
 
现在想得到容器中能保存的最大元素数量就可以用 vector 类的成员函数max_size():
 
vector<shape>::size_type max_size = my_shapes.max_size();
 
当前容器的实际尺寸 --- 已有的元素个数用size():
 
vector<shape>::size_type size = my_shapes.size();
 
就像size_type 描述了vector 尺寸的类型,value_type 说明了其中保存的对象的类型:
 
cout << "value type: " << typeid(vector<float>::value_type).name();
 
输出:
 
value type: float
 
可以用capacity()来取得vector 中已分配内存的元素个数:
 
vector<int> v;
vector<int>::size_type capacity = v.capacity();
 
vector 类似于数组,可以使用下标[]访问:
vector<int> v(10);
v[0] = 101;
 
注意到这里预先给10 个元素分配了空间。你也可以使用vector 提供的插入函数来动态的扩展容器。成员函数push_back()就在vector 的尾部添加了一个元素:
 
v.push_back(3);
 
也可以用insert()函数完成同样的工作:
 
v.insert(v.end(), 3);
 
这里insert()成员函数需要两个参数:一个指向容器中指定位置的迭代器(iterator),一个待插
 
入的元素。insert()将元素插入到迭代器指定元素之前。
 
现在对迭代器(Iterator)做点解释。Iterator 是指针(pointer)的泛化,iterator 要求定义
 
operator*,它返回指定类型的值。Iterator 常常和容器联系在一起。例子:
 
vector<int> v(3);
v[0] = 5;
v[1] = 2;
v[2] = 7;
 
vector<int>::iterator first = v.begin();
vector<int>::iterator last = v.end();
while (first != last)
    cout << *first++ << " ";
 
上面代码的输出是:
 
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begin()返回的是vector 中第一个元素的iterator,而end()返回的并不是最后一个元素的
 
iterator,而是past the last element。在STL 中叫past-the-end iterator。
 
4.作为动态内存使用
 
vector<unsigned char> vecData;
vecData.resize(2000);
unsigned char *data = (unsigned char *)&_vecData[0];
 
if (2000 <= datalen + new_datalen)
{
    vecData.reserve(datalen + new_datalen); // 或者增加一个指定大小的数据。
}
vecData.insert(_vecData.end(), (unsigned char)buf[0], rc);
 
cout << "data: " << data << endl;

(责任编辑:admin)

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