⭐本篇重点：vector容器的使用详解
⭐本篇代码：c++学习/08.vector_test · 橘子真甜/c++-learning-of-yzc - 码云 - 开源中国 (gitee.com)
目录
一. vector的介绍
二. vector的使用
2.1 vector的定义 *
2.2 vector的迭代器和遍历
a operator[]访问
b vector迭代器的使用访问 *
c C++11 for循环
2.3 vector的容量操作和空间成长问题
a 容量操作:
b 空间增长问题 ***
2.4 vector的增删查改
三. 使用vector出现的迭代器失效问题 *
3.1 增容导致迭代器失效
3.2 erase导致迭代器失效
一. vector的介绍
vector的文档如下：vector - C++ Reference (cplusplus.com)
1 vector就是一个可以动态增长的数组。和数组一样，可以使用[下标]来访问vector中存储的数据。
2 vector动态分配数组来存储他的元素。每当插入新元素的时候，空间足够就会在数组尾部插入这个数据。如果空间不够，vector会重新分配一个容量更大的数组，然后将全部元素转移到这个新的数组中
3 vector为了方便管理空间，每一次分配空间的时候都比实际要存储的空间要大一些。不同的系统和编译器增长的倍数有区别，一般都在1.5倍到2倍数
4 相对其他序列容器（list, deque, forward_list），vector访问数据的效率更高，在末尾插入删除数据效率高。在头部和中部插入删除数据由于要大量挪动数据，效率较低。
二. vector的使用
2.1 vector的定义 *
vector构造函数的列表如下: 标*表示重要
| 构造函数的声明 | 说明 |
| vector(); * | 一个简单的无参构造函数 |
| vector(const vector& x); * | 拷贝构造函数 |
| vector(size_type n, const value_type& val = value_type()) | 构造并初始化为n个val |
| vector (InputIterator first, InputIterator last); | 使用迭代器进行构造 |
赋值运算符
| vector& operator=(const vector& x) | 使用x这个容器去赋值 |
2.2 vector的迭代器和遍历
vector有三种遍历方式
a operator[]访问
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector> //使用vector需要的头文件
using namespace std;
int main()
{
//{}内部的数据可以看成为一个vector
vector<int> arr1 = { 1,5,9,7,5,3,4,6,8,2 };
vector<int> arr2(arr1); //使用拷贝构造函数构造vector
//1. []访问遍历，可以读写数据 arr1.size()可以获取arr1中元素的大小
for (int i = 0; i < arr1.size(); i++)
{
cout << arr1[i] << " ";
}
cout << endl;
//访问arr2
for (int i = 0; i < arr1.size(); i++)
{
cout << arr1[i] << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}运行结果如下
b vector迭代器的使用访问 *
可以通过begin/end获取vector的迭代器
| iterator | 解释 |
| begin() | 获取第一个数据位置 iterator/ const_iterator |
| end() | 获取最后一个数据位置 iterator/ const_iterator |
| rbegin() | 获取最后一个数据位置 reverse_iterator |
| rend() | 获取第一个数据位置的 reverse_iterator |
迭代遍历如下
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector> //使用vector需要的头文件
using namespace std;
int main()
{
//{}内部的数据可以看成为一个vector
vector<int> arr = { 1,5,9,7,5,3,4,6,8,2 };
//2.迭代器正向访问
vector<int>::iterator it = arr.begin();
while (it != arr.end())
{
cout << *it << " ";
it++; //获取下一个位置的迭代器
}
cout << endl;
//迭代器逆向访问
vector<int>::reverse_iterator rit = arr.rbegin();
while (rit != arr.rend())
{
cout << *rit << " ";
rit++;
}
return 0;
}运行结果:
当然:我们还能通过迭代器修改数据
c C++11 for循环
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector> //使用vector需要的头文件
using namespace std;
int main()
{
//{}内部的数据可以看成为一个vector
vector<int> arr = { 1,5,9,7,5,3,4,6,8,2 };
//C++ 11 for循环
for (const auto& e : arr)
cout << e << " ";
cout << endl;
return 0;
}运行结果
这种for循环的本质也是通过迭代器实现的!
2.3 vector的容量操作和空间成长问题
a 容量操作:
| 操作 | 说明 |
| size() | 获取这个vector的元素大小 |
| capacity() | 获取这个vectro的最大容量 |
| empty() | 判断这个vector是否为空 |
| resize(size_type n) resize(size_type n, value_type& val) |
将vector的size更改为 n 将vector的size更改为 n, 值为 val |
| reserve(size_type n) | 将的vector的capacity更改为 n |
b 空间增长问题 ***
vector为了方便管理空间,每次开辟的空间都比实际的容量要多 并且不同的编译器和系统下,容量增长的倍数是不一样的. 一般是1.5倍 到 2倍数
经过测试,我发现在VS2022中. 容量增长的倍数是1.5倍
在Linux (cent os) 中容量增长是2倍
测试代码和结果如下:
vector容量增长倍数经过测试在Windows下(VS2022)中是1.5倍
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
int capacity = 0;
vector<int> arr;
//不断插入数据并计算其容量，观察容量变化
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
if (capacity != arr.capacity())
{
capacity = arr.capacity();
cout << capacity << " ";
}
arr.push_back(i);
}
return 0;
}运行结果如下:
可以看到容量的增长倍数是1.5倍
在VS2022查找vector的push_back源码, 可以看到下面这段代码
在Linux测试的结果如下:
vector每一次插入数据的时候,如果size < capacity 就会直接在后面插入数据.
如果size > capacity 那么vector就会重新开辟一份更大的空间,将原来是数据全部拷贝到新的空间中, 再去插入数据 .
测试代码:
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> arr;
arr.push_back(1);
printf("%p\n", &arr[0]); //1个数据打印arr[0]的地址
arr.push_back(1);
arr.push_back(1);
arr.push_back(1);
arr.push_back(1);
printf("%p\n", &arr[0]); //5个数据打印arr[0]的地址
return 0;
} 运行结果如下：可以看到其地址发生了改变
这说明, vector如果频繁的去push_back就会不断拷贝复制,导致效率降低
为了解决这种问题:我们使用vector的时候最好提前预估需要使用的容量, 并且使用resize或者reverse去设置好容量
2.4 vector的增删查改
学习STL容器基本都要掌握容器的增删查改和底层设计
vector常用增删插改如下:
| 容量操作 | 说明 |
| push_back() | 在vector尾部插入一个数据 |
| pop_back() | 在vector尾部删除一个数据 |
| find() | 在vector中查找一个数据,返回迭代器 这个是STL算法提供的, vector内部没有 |
| insert() | 在输入的pos位置前面插入一个数据 |
| erase() | 在输入的pos位置删除一个数据 |
| swap() | 交换两个元素 |
| operator[] | 像数组一样可以访问和修改指定下标的元素 |
测试代码:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector> //使用vector需要的头文件
using namespace std;
void print(const vector<int>& arr)
{
for (const auto& e : arr)
cout << e << " ";
cout << endl;
}
int main()
{
//增删查改
vector<int> arr;
arr.push_back(1); //1
arr.push_back(2); //1 2
arr.pop_back(); //1
arr.push_back(3); //1 3
arr.push_back(4); //1 3 4
print(arr); //结果应该为： 1 3 4
auto pos = find(arr.begin(), arr.end(), 3);
arr.insert(pos, 5); //在3的前面插入5 1 5 3 4
pos = find(arr.begin(), arr.end(), 4);
arr.erase(pos); //删除pos位置的4
print(arr); //结果应该为： 1 5 3
return 0;
}测试结果如下:
三. 使用vector出现的迭代器失效问题 *
3.1 增容导致迭代器失效
先看一份代码:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector> //使用vector需要的头文件
using namespace std;
int main()
{
vector<int> arr = { 1,2,3,4,5 };
auto it = arr.begin();
arr.push_back(6);
arr.push_back(7);
while (it != arr.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
return 0;
}这份代码看着好像没啥问题,但是在运行之后去报错了!
经过调试之后,发现是迭代器非法访问
调试过程如下:
经过调试知道和vector增容的机制可以知道:
设置好一个迭代器后,vector如果发生了增容. 就会销毁旧空间,开辟新空间
而it仍然指向旧的空间, 这个一来*it就会非法访问.
所以我们使用push_back,insert,reverse,resize这些接口的时候.
要注意调用这些接口之前的迭代器不可使用.
调用接口之后要重新定义迭代器进行使用
3.2 erase导致迭代器失效
同样先看一份代码:
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector> //使用vector需要的头文件
using namespace std;
int main()
{
//我们想要删除arr中的偶数
vector<int> arr = { 1,2,3,4,5,6 };
auto it = arr.begin();
while (it != arr.end())
{
if ((*it) % 2 == 0)
{
arr.erase(it);
}
it++;
}
for (const auto& e : arr)
cout << e << " ";
cout << endl;
return 0;
}我们想要删除偶数,运行的时候却崩溃了
经过简单分析:在我们删除数据之后，it就失效了
因为删除it之后，it指向的位置就不对了
可以看到报错
一般来说：我们解决迭代器失效的方法是 对迭代器重新赋值
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector> //使用vector需要的头文件
using namespace std;
int main()
{
//我们想要删除arr中的偶数
vector<int> arr = { 1,2,3,4,5,6 };
auto it = arr.begin();
while (it != arr.end())
{
if ((*it) % 2 == 0)
{
//对迭代器重新赋值，erase删除数据后会返回删除数据后面一个数据的迭代器。
//重新赋值之后就不会出错了！
it = arr.erase(it);
}
else
{
it++; //为奇数，直接it增加
}
}
for (const auto& e : arr)
cout << e << " ";
cout << endl;
return 0;
}