vector

1.vector的介绍及使用

1.1 vector的介绍

1. vector是表示可变大小数组的序列容器。

2. 就像数组一样，vector也采用的连续存储空间来存储元素。也就是意味着可以采用下标对vector的元素进行访问，和数组一样高效。但是又不像数组，它的大小是可以动态改变的，而且它的大小会被容器自动处理。

3. 本质讲，vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组需要被重新分配大小为了增加存储空间。其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是 一个相对代价高的任务，因为每当一个新的元素加入到容器的时候，vector并不会每次都重新分配大小。

4. vector分配空间策略：vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，因为存储空间比实际需要的存储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。但是无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入一个元素的时候是在常数时间的复杂度完成的。

5. 因此，vector占用了更多的存储空间，为了获得管理存储空间的能力，并且以一种有效的方式动态增长。

6. 与其它动态序列容器相比（deque, list and forward_list），vector在访问元素的时候更加高效，在末尾添加和删除元素相对高效。对于其它不在末尾的删除和插入操作，效率更低。比起list和forward_list 统一的迭代器和引用更好。

 1.2 vector的使用

1.2.1 vector的定义

•            (constructor)构造函数声明                                                     接口说明
• vector()（重点）                                                                       无参构造
• vector（size_type n, const value_type& val = value_type()） 构造并初始化n个val
• vector (const vector& x) （重点）                                            拷贝构造
• vector (InputIterator first, InputIterator last)                              使用迭代器进行初始化构造

1.2.2 vector iterator 的使用 

• iterator的使用                                                            接口说明
• begin + end（重点）                        获取第一个数据位置的iterator/const_iterator， 获取最后                                                           一个数据的下一个位置 的iterator/const_iterator
• rbegin + rend                                   获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数                                                          据前一个位置的 reverse_iterator

1.2.3 vector 空间增长问题 

•         容量空间                                                       接口说明
•             size                                                        获取数据个数
•          capacity                                                    获取容量大小
•           empty                                                      判断是否为空
•           resize（重点）                                        改变vector的size
•           reserve （重点）                                    改变vector的capacity

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。 

1.2.4 vector 增删查改 

•     vector增删查改                                                       接口说明
•    push_back（重点）                                                 尾插
•    pop_back （重点）                             尾删 find 查找。（注意这个是算法模块实现，不是                                                                     vector的成口）
• insert                                                      在position之前插入val
• erase                                                      删除position位置的数据
• swap                                                      交换两个vector的数据空间
• operator[] （重点）                                像数组一样访问

1.2.5 vector 迭代器失效问题。

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可能会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。

#include 
using namespace std;
#include 
int main()
{
 vector v{1,2,3,4,5,6};
 
 auto it = v.begin();
 
 // 将有效元素个数增加到100个，多出的位置使用8填充，操作期间底层会扩容
 // v.resize(100, 8);
 
 // reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数，操作期间可能会引起底层容量改变
 // v.reserve(100);
 
 // 插入元素期间，可能会引起扩容，而导致原空间被释放
 // v.insert(v.begin(), 0);
 // v.push_back(8);
 
 // 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变
 v.assign(100, 8);
 
 /*
 出错原因：以上操作，都有可能会导致vector扩容，也就是说vector底层原理旧空间被释放掉，
而在打印时，it还使用的是释放之间的旧空间，在对it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。
 解决方式：在以上操作完成之后，如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，只需给it重新
赋值即可。
 */
 while(it != v.end())
 {
 cout<< *it << " " ;
 ++it;
 }
 cout<

2. 指定位置元素的删除操作--erase 

#include 
using namespace std;
#include 
int main()
{
 int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
 vector v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
 // 使用find查找3所在位置的iterator
 vector::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;
}

3. 与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效 

#include 
void TestString()
{
 string s("hello");
 auto it = s.begin();
 // 放开之后代码会崩溃，因为resize到20会string会进行扩容
 // 扩容之后，it指向之前旧空间已经被释放了，该迭代器就失效了
 // 后序打印时，再访问it指向的空间程序就会崩溃
 //s.resize(20, '!');
 while (it != s.end())
 {
 cout << *it;
 ++it;
 }
 cout << endl;
 it = s.begin();
 while (it != s.end())
 {
 it = s.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
 // s.erase(it); 
 ++it;
 }
}

迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。