C++入门必须会的容器之vector，一文了解并运用

C++入门必须会的容器之vector，一文了解并运用

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/zn0wul/article/details/145967611

本文将详细介绍C++中的vector容器，包括其定义、使用方法、初始化方式、常用接口、空间增长接口、增删查改接口以及迭代器失效问题。

1. vector的介绍及使用

1.1 vector的介绍

vector参考文档：

• https://cplusplus.com/reference/vector/vector/
• https://cplusplus.com/reference/vector/vector/

vector译为向量，但它其实是一个序列容器，表示大小可以变化的数组。用大白话说，你可以把它想象成一个“超级数组”，它和普通数组很像，但比数组更强大、更灵活。能够动态改变大小，自动管理内存，支持快速随机访问，同时可以存储任意类型的数据。

1.2 vector的使用

使用vector创建数组

vector<int> v1

<>里表示为该数组的数据类型，例子中创建的是存储int类型数据的数组，实际当中可以根据需求修改数组类型，结尾的 v1 表示数组名。

数组初始化

上面的代码创建的 v1 的size为0，没有初始化赋值，直接进行访问 v1[i] 会报错。

• 可以使用 v.resize(n)，或者 v.resize(n, m) 来初始化
• 前一个是使用n个0来进行初始化
• 后一个是使用n个m来进行初始化

v1.resize(3); //{0，0，0}
v1.resize(3,2); //{2, 2, 2}

• 创建数组的同时初始化数组

使用 { } 的方式进行初始化，提一句：可以这样初始化是因为 initilaizer_list

vector<int> v1 = {1,2,3,4,5};

使用 () 初始化，vector（size_type n, const value_type& val = value_type())，类似于 resize 的用法，构造并初始化n个val

vector<int> v1(2);
vector<int> v2(2, 3);

• 使用已经存在的数组初始化，也叫拷贝构造

初始化一个和 v0 一样的 v1 数组，注意：v0 也必须是 vector

vector<int> v0(2,3);
vector<int> v1(v0);

• 使用迭代器进行初始化

vector<int> v0(4, 100);                       
vector<int> v1(v1.begin(), v1.end());

常用接口

vector iterator 的使用

• begin+end

• begin: 获取第一个数据位置的iterator/const_iterator

• end: 获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator

• rbegin+rend

• rbegin: 获取最后一个数据位置的reverse_iterator

• rend: 获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator

迭代器使用演示：

// 普通迭代器
vector<int> v(10,1);
vector<int>::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
    cout << *it << " ";
    ++it;
}
cout << endl;
// const对象使用const迭代器进行遍历打印
const vector<int> v(10,1);
vector<int>::const_iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
    cout << *it << " ";
    ++it;
}
cout << endl;

空间增长接口

capacity 的代码在vs和g++下分别运行会发现，vs下 capacity 是按1.5倍增长的，g++是按2倍增长的。不要固化的认为，vector增容都是2倍，具体增长多少是根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。

reserve 只负责开辟空间，如果确定知道需要用多少空间，reserve 可以缓解vector增容的代价缺陷问题。

resize 在开空间的同时还会进行初始化，影响size。

增删查改接口

代码演示：

// 尾插和尾删：push_back/pop_back
void TestVector4()
{
    vector<int> v;
    //尾插
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(3);
    v.push_back(4);
    //迭代器遍历
    auto it = v.begin();
    while (it != v.end()) 
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    cout << endl;
    //尾删
    v.pop_back();
    v.pop_back();
    it = v.begin();
    while (it != v.end()) 
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    cout << endl;
}
// 任意位置插入：insert和erase，以及查找find
// 注意find不是vector自身提供的方法，是STL提供的算法
void TestVector5()
{
    // 使用列表方式初始化，C++11新语法
    vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
    // 在指定位置前插入值为val的元素，比如：3之前插入30,如果没有则不插入
    // 1. 先使用find查找3所在位置
    // 注意：vector没有提供find方法，如果要查找只能使用STL提供的全局find
    auto pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
    if (pos != v.end())
    {
        // 2. 在pos位置之前插入30
        v.insert(pos, 30);
    }
    vector<int>::iterator it = v.begin();
    while (it != v.end()) 
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    cout << endl;
    pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
    // 删除pos位置的数据
    v.erase(pos);
    it = v.begin();
    while (it != v.end()) {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    cout << endl;
}
// operator[]+index 和 C++11中vector的新式for+auto的遍历
// vector使用这两种遍历方式是比较便捷的。
void TestVector6()
{
    vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
    // 通过[]读写第0个位置。
    v[0] = 10;
    cout << v[0] << endl;
    // 1. 使用for+[]小标方式遍历
    for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
        cout << v[i] << " ";
    cout << endl;
    vector<int> swapv;
    swapv.swap(v);
    cout << "v data:";
    for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
        cout << v[i] << " ";
    cout << endl;
    // 2. 使用迭代器遍历
    cout << "swapv data:";
    auto it = swapv.begin();
    while (it != swapv.end())
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    // 3. 使用范围for遍历
    for (auto x : v)
        cout << x << " ";
    cout << endl;
}

vector的迭代器失效问题（☆）

前面的代码可以看到迭代器能够对vector内部存储的数据进行遍历。迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对指针进行了封装，比如：vector的迭代器就是原生态指针T*。因此迭代器失效，实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器，程序可能会崩溃)。

对于vector可能导致其迭代器失效的操作有：

1. 会引起其底层空间改变的操作都有可能是迭代器失效，比如：resize、reserve、insert、assign、push_back等

• 以上函数，都有可能会导致vector扩容，扩容时vector底层原理旧空间被释放掉，如果此时我们想要使用迭代器遍历对其进行打印，前面说过vector的迭代器是其原身指针，那么扩容后，迭代器指针指向的还是释放之间的旧空间，在对迭代器操作时，实际操作的是一块已经被释放的空间，而引起代码运行时崩溃

2. 指定位置的元素删除操作——erase

我们来看一段代码：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
    int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
    //使用指针进行初始化
    vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
    // 使用find查找3所在位置的iterator
    vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
    // 删除pos位置的数据，导致pos迭代器失效。
    v.erase(pos);
    cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问
    return 0;
}

erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前搬移，没有导致底层空间的改变，理论上讲迭代器不应该会失效，但是：如果pos刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end的位置即最后一个元素的下一个位置，而end位置是没有元素的，那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素时，vs就认为该位置迭代器失效了。

解决迭代器失效的办法：

在使用前，对迭代器重新赋值即可。insert和erase接口都有返回值，如果我们想要避免迭代器失效的问题，并对其指向的数据进行访问，我们可以在使用后接收其返回值来保证正常使用即更新迭代器

vector<int> v{1,2,3,4,5};
it =v.begin();
while (it != v.end())
{
    it = v.erase(it);
    // 按照下面方式写，运行时程序会崩溃，因为erase(it)之后
    // it位置的迭代器就失效了
    // v.erase(it);
    ++it;
}