C++笔记——第五篇 vector 它像数组又不像数组

目录

​一、vector的介绍及使用

​1 vector的介绍 

​2. vector的使用 

2.1vector的定义

2.2 vector iterator 的使用

2.3 vector 空间增长问题

2.4 vector 增删查改 

2.5 vector 迭代器失效问题 

二、vector深度剖析

                1.使用memcpy拷贝问题 

​2.动态二维数组

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一、vector的介绍及使用

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1 vector的介绍

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 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（deques, lists and forward_lists）， 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lists和forward_lists统一的迭代器和引用更好。

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2. vector的使用

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2.1vector的定义

构造函数声明	接口说明
vector()	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);	拷贝构造
vector (InputIterator first, InputIterator last);	使用迭代器进行初始化构造

2.2 vector iterator 的使用

iterator的使用	接口说明
begin()+end()	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

void PrintVector(const vector& v)
{
	// const对象使用const迭代器进行遍历打印
	vector::const_iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
}



vector v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);

vector::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
	cout << *it << " ";
	++it;
}
cout << endl;

// 使用迭代器进行修改
it = v.begin();
while (it != v.end())
{
	*it *= 2;
	++it;
}

// 使用反向迭代器进行遍历再打印
vector::reverse_iterator rit = v.rbegin();
while (rit != v.rend())
{
	cout << *rit << " ";
	++rit;
}
cout << endl;

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	改变vector的size
reserve	改变vector放入capacity

1.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。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。

2.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。

3.resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size 

4.resize:只改变元素个数，当元素个数超过空间大小时，扩容
   reserve：扩容，不减小空间

2.4 vector 增删查改 

vector增删查改	接口说明
push_back	尾插
pop_back	尾删
find	查找
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[]	像数组一样访问

试着运行一下以下代码，看看结果！

pop_back、push_back

#include 
#include 
using namespace std;
int main()
{
	int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
	vector v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
	vector::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end()) {
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

	v.pop_back();
	v.pop_back();

    v.push_back(666);

	it = v.begin();
	while (it != v.end()) {
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

 find、 insert 、erase

// find / insert / erase
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
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);

	// 在pos位置之前插入30
	v.insert(pos, 30);

	vector::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;
	return 0;
}

不同的遍历方式

// 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。
#include 
#include 
using namespace std;
int main()
{
	int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
	vector v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));

	// 通过[]读写第0个位置。
	v[0] = 10;
	cout << v[0] << endl;

	// 通过[i]的方式遍历vector
	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
		cout << v[i] << " ";
	cout << endl;

	vector swapv;
	swapv.swap(v);
	cout << "v data:";
	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
		cout << v[i] << " ";
	cout << endl;
	cout << "swapv data:";
	for (size_t i = 0; i < swapv.size(); ++i)
		cout << swapv[i] << " ";
	cout << endl;

	// C++11支持的新式范围for遍历
	for (auto x : v)
		cout << x << " ";
	cout << endl;
	return 0;
}

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)。

（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（ 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变 v.assign(100, 8);）、push_back等

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，只需给迭代器（这里是it）重新赋值即可

while(it != v.end())
{
    cout<< *it << " " ;
    ++it;
}

（2）指定位置元素的删除操作--erase

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，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 

解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。

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二、vector深度剖析

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1.使用memcpy拷贝问题 

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1.memcpy是内存的二进制格式拷贝，将一段内存空间中内容原封不动的拷贝到另外一段内存空间中。
2. 如果拷贝的是自定义类型的元素，memcpy即高效又不会出错，但如果拷贝的是自定义类型元素，并且自定义类型元素中涉及到资源管理时，就会出错，因为memcpy的拷贝实际是浅拷贝。

3.如果对象中涉及到资源管理时，千万不能使用memcpy进行对象之间的拷贝，因为memcpy是
浅拷贝，否则可能会引起内存泄漏甚至程序崩溃。

还记得浅拷贝和深拷贝吗？不记得话，去 string篇 看一看！

这里简单提一下：

浅拷贝：p1,p2两个指针指向同一块空间，释放p2时，会delete两次。拷贝后可以修改p1里的内容。

深拷贝：p2开一块新空间，把p1里的内容拷贝到p2里。拷贝后不会修改p1里原来的内容

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2.动态二维数组

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vec.size()=行
vec[0].size()=列

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（图片来源于网络）