在 C++ 中,vector
是 STL(标准模板库)提供的一个动态数组容器,允许我们在运行时动态调整大小。vector 提供了许多方便的操作,使得它成为管理数据的理想选择。在这篇博客中,我们将探讨 vector 的一些常用操作方法,并提供一些拓展知识,帮助你更好地理解和使用这一强大的数据结构。
1. 初始化和赋值
1.1 默认构造函数
vector<int> v1;
创建一个空的 vector
。
1.2 指定大小和初值
vector<int> v2(5, 10);
创建一个包含 5 个元素的 vector
,每个元素的初始值为 10。
1.3 使用列表初始化
vector<int> v3 = {1, 2, 3, 4, 5};
使用初始值列表来构造 vector
。
1.4 拷贝构造函数
vector<int> v4(v3);
使用现有的 vector
进行拷贝构造。
2. 访问元素
2.1 使用 []
操作符
int val = v3[2];
直接通过索引访问元素,但不检查边界。
2.2 使用 at()
函数
int val = v3.at(2);
与 []
类似,但 at()
会检查索引是否合法,超出范围会抛出异常。
2.3 获取第一个和最后一个元素
int first = v3.front();
int last = v3.back();
2.4 获取指向数据的指针
int* data_ptr = v3.data();
获取 vector
中元素存储数组的指针。
3. 修改元素
3.1 添加元素
3.1.1 使用 push_back()
v3.push_back(6);
在 vector
的末尾添加一个元素。
3.1.2 使用 emplace_back()
v3.emplace_back(7);
在末尾原地构造一个元素,避免不必要的拷贝。
3.2 删除元素
3.2.1 使用 pop_back()
v3.pop_back();
移除 vector
末尾的元素。
3.2.2 使用 erase()
v3.erase(v3.begin() + 2);
移除指定位置的元素。
3.2.3 使用 clear()
v3.clear();
清空 vector
中的所有元素。
4. 迭代器操作
4.1 使用迭代器遍历
for (vector<int>::iterator it = v3.begin(); it != v3.end(); ++it) {
cout << *it << " ";
}
4.2 使用范围 for
循环
for (int val : v3) {
cout << val << " ";
}
4.3 使用反向迭代器
for (vector<int>::reverse_iterator rit = v3.rbegin(); rit != v3.rend(); ++rit) {
cout << *rit << " ";
}
5. 容量管理
5.1 使用 size()
和 capacity()
size_t size = v3.size();
size_t capacity = v3.capacity();
size()
返回 vector
中的元素个数,capacity()
返回当前分配的存储空间大小(可以容纳的元素个数)。
5.2 使用 reserve()
v3.reserve(10);
预先分配至少能容纳 10 个元素的空间。
5.3 使用 resize()
v3.resize(8, 0);
将 vector
的大小调整为 8,如果新大小大于当前大小,多出的元素将使用 0 进行初始化。
6. 性能优化技巧
6.1 避免不必要的拷贝
在插入元素时,尽量使用 emplace_back()
而不是 push_back()
,可以减少一次对象的拷贝构造。
6.2 使用 shrink_to_fit()
v3.shrink_to_fit();
将多余的容量释放,减少内存占用。
6.3 避免过度扩展
在已知 vector
大小大致范围时,提前使用 reserve()
分配足够的空间,避免扩展时频繁的内存分配。
7. 拓展知识
7.1 vector
的内存管理
vector
使用的是动态数组来管理元素。当需要扩展时,它会分配一个更大的内存块,将原有元素拷贝过去。为了避免频繁的内存分配,vector
通常会预留比实际需要更多的空间,这就是 capacity()
和 size()
之间的差异。
7.2 异常安全性
vector
的许多操作,如 push_back()
、resize()
等,可能会分配新的内存并移动对象。因此,在操作 vector
时要考虑异常安全性。大多数情况下,vector
提供的是“强异常安全保证”,即如果发生异常,容器的状态不会被破坏。
7.3 与原始数组的比较
vector
提供了动态调整大小、自动管理内存和许多便利的操作,而原始数组则更为简单且性能稍高。在需要高效内存使用的地方,可以考虑使用 std::array
或原始数组,但在大多数情况下,vector
是更安全和灵活的选择。