一、vector的基本概念

vector是同一种类型的对象的集合，每个对象都有一个对应的整数索引值。和string对象一样，标准库负责管理存储元素的相关内存。我们把vector称为容器，是因为它可以包含其他对象。一个容器中的所有对象都必须是同一种类型的。使用vector之前，必须包含相应的头文件。

#include<vector>

usingstd::vector;

vector是一个类模板（classtemplate），这个类和函数定义可用于不同的数据类型上。因此，我们可以定义保存string对象的vector，或保存int值的vector，又或是保存自定义的类类型对象（如Sales_item对象）的vector。声明从类模板产生的某种类型的对象，需要提供附加信息，信息的种类取决于模板。以vector为例，必须说明vector保存何种对象的类型，通过将类型放在类模板名称后面的尖括号中来指定类型：

vector<int>ivec;//ivecholdsobjectsoftypeint

vector<Sales_item>Sales_vec;//holdsSales_items

和其他变量定义一样，定义vector对象要指定类型和一个变量的列表。上面的第一个定义，类型是vector<int>，该类型即是含有若干int类型对象的vector，变量名为ivec。第二个定义的变量名是Sales_vec，它所保存的元素是Sales_item类型的对象。

vector不是一种数据类型，而只是一个类模板，可用来定义任意多种数据类型。vector类型的每一种都指定了其保存元素的类型。因此，vector<int>和vector<string>都是数据类型。

二、vector的基本操作

1）vector对象的定义和初始化

vector类定义了好几种构造函数，用来定义和初始化vector对象。如下示出几种初始化vector对象的方式：

vector<T>v1;	vector保存类型为T的对象。默认构造函数v1为空。
vector<T>v2(v1);	v2是v1的一个副本。
vector<T>v3(n,i);	v3包含n个值为i的元素。
vector<T>v4(n);	v4含有值初始化的元素的n个副本。

a、创建确定个数的元素

若要创建非空的vector对象，必须给出初始化元素的值。当把一个vector对象复制到另一个vector对象时，新复制的vector中每一个元素都初始化为原vector中相应元素的副本。但这两个vector对象必须保存同一种元素类型:

vector<int>ivec1;//ivec1holdsobjectsoftypeint

vector<int>ivec2(ivec1);//ok:copyelementsofivec1intoivec2

vector<string>svec(ivec1);//error:svecholdsstrings,notints

可以用元素个数和元素值对vector对象进行初始化。构造函数用元素个数来决定vector对象保存元素的个数，元素值指定每个元素的初始值：

vector<int>ivec4(10,-1);//10elements,eachinitializedto-1

vector<string>svec(10,"hi!");//10strings,eachinitializedto"hi!"

关键概念：vector对象动态增长

vector对象（以及其他标准库容器对象）的重要属性就在于可以在运行时高效地添加元素。因为vector增长的效率高，在元素值已知的情况下，最好是动态地添加元素。

虽然可以对给定元素个数的vector对象预先分配内存，但更有效的方法是先初始化一个空vector对象，然后再动态地增加元素。

b、值初始化

如果没有给出元素的初始化式，那么标准库将提供一个值初始化的（valueinitialized）元素初始化式。这个由库生成的初始值用于初始化容器中的每个元素。而元素初始化式的值取决于存储在vector中元素的数据类型。

如果vector保存内置类型（如int类型）的元素，那么标准库将用0值创建元素初始化值：

vector<string>fvec(10);//10elements,eachinitializedto0

如果向量保存类类型（如string）的元素，标准库将用该类型的默认构造函数创建元素初始值：

vector<string>svec(10);//10elements,eachanemptystring

c、vector的操作

empty()	如果 v 为空，则返回 true, 否则返回 false 。
v . size ()	返回 v 中元素的个数。
v . push _ back ( t )	在 v 的末尾增加一个值为 t 的元素。
v [ n ]	返回 v 中位置为 n 的元素。
v1 = v2	把 v1 的元素替换为 v2 中元素的副本。
v1 == v2	如果 v1 与 v2 相等，则返回 true 。
!=, <, <=, >, >=	保持这些操作符惯有的含义。

（1）vector对象的size

empty和size操作类似于string类型的相关操作。成员函数size返回相应vector类定义的size_type的值。

使用size_type类型时，必须指出该类型是在哪里定义的。vector类型总是包括vector的元素类型：

vector<int>::size_type//ok

vector::size_type//error

（2）向vector添加元素

push_back()操作接受一个元素值，并将它作为一个新的元素添加到vector对象的后面，也就是“插入（push）”到vector对象的“后面(back)”：

//read words from the standard input and store the elements in a vector

stringword;

vector<string>text;//emptyvector

while(cin>>word){

text.push_back(word);//appendwordtotext

}

该循环从标准输入读取一系列string对象，逐一追加到vector对象的后面。首先定义一个空的vector对象text。每循环一次就添加一个新元素到vector对象，并将从输入读取的word值赋予该元素。当循环结束时，text就包含了所有读入的元素。

（3）vector的下标操作

vector中的对象是没有命名的，可以按vector中对象的位置来访问它们。通常使用下标操作符来获取元素。vector的下标操作类似于string类型的下标操作。

vector的下标操作符接受一个值，并返回vector中该对应位置的元素。vector元素的位置从0开始。下例使用for循环把vector中的每个元素值都重置为0:

//reset the elements in the vector to zero

for(vector<int>::size_type ix=0;ix!=ivec.size();++ix)

ivec[ix]=0;

和string类型的下标操作符一样，vector下标操作的结果为左值，因此可以像循环体中所做的那样实现写入。另外，和string对象的下标操作类似，这里用size_type类型作为vector下标的类型。

在上例中，即使ivec为空，for循环也会正确执行。ivec为空则调用size返回0，并且for中的测试比较ix和0。第一次循环时，由于ix本身就是0，则条件测试失败，for循环体一次也不执行。

关键概念：安全的泛型编程

C++程序员习惯于优先选用!=而不是<来编写循环判断条件。

（4）下标操作不添加元素

初学C++的程序员可能会认为vector的下标操作可以添加元素，其实不然：

vector<int>ivec;//emptyvector

for(vector<int>::size_typeix=0;ix!=10;++ix)

ivec[ix]=ix;//disaster:ivec has no elements

上述程序试图在ivec中插入10个新元素，元素值依次为0到9的整数。但是，这里ivec是空的vector对象，而且下标只能用于获取已存在的元素。

这个循环的正确写法应该是：

for(vector<int>::size_typeix=0;ix!=10;++ix)

ivec.push_back(ix);//ok:adds new element with value ix

必须是已存在的元素才能用下标操作符进行索引。通过下标操作进行赋值时，不会添加任何元素。

警告：仅能对确知已存在的元素进行下标操作

对于下标操作符([]操作符)的使用有一点非常重要，就是仅能提取确实已存在的元素，例如：

vector<int>ivec;//empty vector

cout<<ivec[0];//Error: ivec has no elements!

vector<int>ivec2(10);//vector with 10 elements

cout<<ivec[10];//Error:ivec has elements 0...9

试图获取不存在的元素必然产生运行时错误。

附：常用方法

1.push_back()   在数组的最后添加一个数据

2.pop_back()    去掉数组的最后一个数据

3.at()                得到编号位置的数据

4.begin()           得到数组头的指针

5.end()             得到数组的最后一个单元+1的指针

6．front()        得到数组头的引用

7.back()            得到数组的最后一个单元的引用

8.max_size()     得到vector最大可以是多大

9.capacity()       当前vector分配的大小

10.size()           当前使用数据的大小

11.resize()  改变当前使用数据的大小，如果它比当前使用的大，者填充默认值

12.reserve()      改变当前vecotr所分配空间的大小

13.erase()         删除指针指向的数据项

14.clear()          清空当前的vector

15.rbegin()        将vector反转后的开始指针返回(其实就是原来的end-1)

16.rend()        将vector反转构的结束指针返回(其实就是原来的begin-1)

17.empty()        判断vector是否为空

18.swap()         与另一个vector交换数据

三、vector的注意点

和标准C++运行库中的绝大部分东西一样，标准容器类是用类型来参数化的：你能创建一个std::vector<int>来容纳int类型的对象，创建一个std::vector<std::string>来容纳string对象，创建一个 std::vector<my_type>来容纳用户自定义类型的对象。

创建std::vector<int *>、std::vector<std::string *>或
std::vector<my_type *>也是完全合理的。容纳指针的容器很重要也很常见。

不幸地是，虽然是常见技术，容纳指针的容器对新手来说也是造成混乱的最常见的根源之一。几乎没有哪个星期在C++新闻组中不出现这样的贴子的：为什么这样的代码导致内存泄漏：

{

std::vector<my_type*> v;

for (int i = 0; i < N; ++i)

v.insert(new my_type(i));

...

} // v is destroyed here

这个内存泄漏是编译器的bug吗？std::vector的析构函数不是会销毁v的元素的吗？

如果你仔细想过std::vector<T>大体上是如何工作的，并且你了解其中对指针并没有特别的规则的话（也就是说，对vector来说，my_type *只不过是另外一个T）就不难明白为什么vector<my_type *>有这样的行为以及为什么这段代码有内存泄漏了。然而，vector<my_type *>的行为可能会令对旧的容器库更熟悉的人感到惊讶的。

这篇文章解释了容纳指针的容器的行为是怎么样的，什么时候容纳指针的容器会有用，和在需要执行比标准容器在内存管理上的默认行更多的任务时，该做些什么。

1、容器和所有权

标准容器使用值语义。举例来说，当你向一个vector附加一个变量x时：

v.push_back(x)

你实际正在做的是附加x 的一个拷贝。这个语句存储了x的值（的一个拷贝），而不是x的地址。在你将x加入一个vector后，你能对x做如何想做的事（比如赋给它一个新值或让它离开生存域而销毁）而不影响vector中的拷贝。一个容器中的元素不能是另外一个容器的元素（两个容器的元素必须是不同的对象，即使这些元素碰巧相等），并且将一个元素从容器中移除将会销毁这个元素（虽然具有相同的值的另外一个对象可能存在于别处）。最后，容器“拥有”它的元素：当一个容器销毁时，其中的所以元素都随它一起销毁了。

这些特性与平常的内建数组很相似，并且可能是太明显了而不值一提。我列出它们以清楚显示容器和数组有多么相似。新手使用标准容器时发生的最常见的概念是认为容器“在幕后”做了比实际上更多的事。

值语义不总是你所需要的：有时你需要在容器中存储对象的地址而不是拷贝对象的值。你能以和数组相同的方式，用容器实现引用语义：藉由显式要求。你能将任何类型的对象放入容器，而指针自己就是非常好的对象。指针占用内存；能被赋值；自己有地址；有能被拷贝的值。如果你需要存储对象的地址，就使用容纳指针的容器。不再是写：

std::vector<my_type> v;

my_type x;

...

v.push_back(x);

你能写：

std::vector<my_type*> v;

my_type x;

...

v.push_back(&x);

感觉上，没有任何变化。你仍然正在创建一个std::vector<T>；只不过现在T碰巧是一个指针类型，my_type *。vector仍然“拥有”它的元素，但你必须明白这些元素是什么：它们是指针，而不是指针所指向的东西。

拥有指针和拥有指针所指的东西之间的区别就象是vector与数组或局部变量。假如你写：

{

my_type* p = new my_type;

}

当离开代码域时，指针p将会消失，但它所指向的对象，*p，不会消失。如果你想销毁这对象并释放其内存，你需要自己来完成，显式地写delete p或用其它等价的方法。同样，在std::vector<my_type *>中没有任何特殊代码以遍历整个vector并对每个元素调用delete。元素在vector消失时消失。如果你想在那些元素销毁前发生另外一些事，你必须自己做。

你可能奇怪为什么std::vector和其它标准容器没有设计得对指针做些特别的动作。首先，当然，有一个简单的一致性因素：理解有一致语义的库比理解有许多特例的库容易。如果存在特例，很难划出分界线。你将iterator或用户自定义的handle类型等同于指针吗？如果在通用规则上对 vector<my_type *>有一个例外，应该对vector<const my_type *>再有一个例外的例外吗？容器如何知道什么时候用delete p，什么时候用delete [] p？

第二，并且更重要的是：如果std::vector<my_type *>确实自动地拥有所指向的对象，std::vector的用处就大为减少了。毕竟，如果你期望一个vector拥有一系列my_type的对象的话，你已经有vector<my_type>了。vector<my_type *>是供你需要另外一些不同的东西时用的，在值语义和强所有权不合适时。当你拥有的对象被多个容器引用时，或对象能在同一容器出现多次时，或指针开始时并不指向有效对象时，你可以用容纳指针的容器。(它们可能是NULL指针，指向原生内存的指针，或指向子对象的指针。)

想像一个特别的例子:

你正在维护一个任务链表，某些任务当前是活动的，某些被挂起。你用一个std::list<task>存放所有任务，用一个std::vector<task *>存放活动任务组成的任务子集。

你的程序有一个字符串表：std::vector<const char *>，每个元素p指向一个NULL结束的字符数组。依赖于你如何设计你的字符串表，你可能使用字符串文字，或指向一个巨大的字符数组内部，无论哪种方法，你都不能用一个循环遍历vector，并对每个元素调用delete p。

你正在做I/O multiplexing，并且将一个std::vector<std::istream *>传给一个函数。input stream是在别处打开的，将于别处关闭，并且，也许其中之一就是&std::cin。

如果容纳指针的容器多手多脚地delete了所指向的对象，上面的用法没一个能成为可能。

2、拥有所指向的对象

如果你创建了一个容纳指针的容器，原因通常应该是所指向的对象由别处创建和销毁的。有没有情况是有理由获得一个容器，它拥有指针本身，还拥有所指向的对象？有的。我知道的唯一一个好的理由，但也是很重要的一个理由：多态。

C++ 中的多态是和指针/引用语义绑定在一起的。假如，举例来说，那个task不只是一个类，而且它是一个继承体系的基类。如果p是一个task *，那么p可能指向一个task对象或任何一个从task派生的类的对象。当你通过p调用task的一个虚函数，将会在运行期根据p所指向的实际类型调用相应的函数。

不幸地是，将task作为多态的基类意味着你不能使用vector<task>。容器中的对象是存储的值；vector<task>中的元素必须是一个task对象，而不能是派生类对象。(事实上，如果你遵从关于继承体系的基类必须是抽象基类的忠告的话，那么编译器将不允许你创建task对象和vector<task>对象。)

面向对象的设计通常意味着在对象被创建到对象被销毁之间，你通过指针或引用来访问对象。如果你想拥有一组对象，除了容纳指针的容器外，你几乎没有选择。管理这样的容器的最好的方法是什么？

如果你正使用容纳指针的容器来拥有一组对象，关键是确保所有的对象都被销毁。最明显的解决方法，可能也是最常见的，是在销毁容器前，遍历它，并为每个元素调用delete语句。如果手写这个循环太麻烦，很容易作一个包装：

template <class T>

class my_vector : private std::vector<T*>

{

typedef std::vector<T> Base;

public:

using Base::iterator;

using Base::begin;

using Base::end;

...

public:

~my_vector() {

for (iterator i = begin(); i != end(); ++i)

delete *i;

}

};

这个技巧能工作，但是它比看起来有更多的限制和要求。

问题是，只改析构函数是不够的。如果你有一个列出所有的正要被销毁的对象的容器，那么你最好确保只要指针离开了容器那个对象就要被销毁，并且一个指针绝不在容器中出现两次。当你用erase()或clear()移除指针时，必须要小心，但是你也需要小心容器的赋值和通过iterator的赋值：象v1 = v2，和v[n] = p这样的操作是危险的。标准泛型算法，有很多会执行通过iterator的赋值的，这是另外一个危险。你显然不能使用std::copy()和 std::replace()这样的泛型算法；稍微不太明显地，你也不能使用std::remove()、std::remove_if()，和 std::unique()。

象my_vector这样的包装类能够解决其中一些问题，但不是全部。很难看出如何阻止用户以危险的方式使用赋值，除非你禁止所有的赋值，而那时，你所得到的就不怎么象容器了。

问题是每个元素都必须被单独追踪，所以，也许解决方法是包装指针而不是包装整个容器。

标准运行库定义了一个对指针包装的类std::auto_ptr<T>。一个auot_ptr对象保存着一个T *类型的指针p，其构造函数delete由p所指的对象。看起来这正是我们所要找的：一个包装类，其析构函数delete一个指针。自然会想到用 vector<auto_ptr<T> >取代vector<T *>。

这是很自然的主意，但它是错误的。原因呢，再一次，是因为值语义。容器类假设它们能拷贝自己的元素。举例来说，如果你有一个vector<T>，那么T类型的对象必须表现得和一个平常的数值一样。如果t1是一个T类型的值，你最好能够写：

T t2(t1)

并且得到一个t1的拷贝t2。

形式上，按C++标准中的说法，T要是Assignable的和CopyConstructible的。指针满足这些要求（你能得到指针的一个拷贝）但 auto_ptr不满足。auto_ptr的卖点是它维护强所用权，所以不允许拷贝。有一个形式上是拷贝构造函数的东西，但auto_ptr的“拷贝构造函数”实际上并不进行拷贝。如果t1是一个 std::auto_ptr<T>，并且你写：

std::auto_ptr<T> t2(t1)

然后t2将不是t1的一个拷贝。不是进行拷贝，而是发生了所有权转移（t2得到了t1曾经有着的值，而t1被改成一个NULL指针）。auto_ptr 的物件是脆弱的：你只不过看了它一下就能改变它的值。