vector容器接口函数

std::vector 构造函数接口说明

构造函数声明	功能说明
vector()	无参构造函数 ：创建一个空的 vector，size() == 0。
vector(size_type n, const value_type& val = value_type())	填充构造函数 ：构造包含 n 个元素的 vector，每个元素为 val 的拷贝；若未提供 val，则使用值初始化（如 int 初始化为 0）。
vector(const vector& x)	拷贝构造函数 ：创建 x 的副本，新 vector 与 x 内容相同、独立存储。
template <class InputIterator><br>vector(InputIterator first, InputIterator last)	范围构造函数 ：用迭代器区间 [first, last) 中的元素构造 vector（左闭右开）。

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代码演示

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    // 1. 无参构造
    std::vector<int> v1;
    std::cout << "v1.size() = " << v1.size() << "\n"; // 输出: 0

    // 2. 填充构造 (5 个 3)
    std::vector<int> v2(5, 3);
    for (int x : v2) std::cout << x << " "; // 输出: 3 3 3 3 3
    std::cout << "\n";

    // 3. 拷贝构造
    std::vector<int> v3(v2); // 或 std::vector<int> v3 = v2;
    std::cout << "v3.size() = " << v3.size() << "\n"; // 输出: 5

    // 4. 范围构造（从数组）
    int arr[] = {10, 20, 30};
    std::vector<int> v4(arr, arr + 3);
    for (int x : v4) std::cout << x << " "; // 输出: 10 20 30
    std::cout << "\n";

    return 0;
}

迭代器 begin() 与 end()

• begin()

  • 返回指向 第一个元素 的迭代器。
  • 类型：iterator（非常量）或 const_iterator（常量容器或使用 cbegin()）。

• end()

  • 返回指向 最后一个元素之后位置 的迭代器（不指向有效数据，仅作边界标记）。
  • 类型：iterator 或 const_iterator。
    

用于正向遍历容器。

示例：

std::vector<int> v = {10, 20, 30};
for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " "; // 输出：10 20 30
}

2. rbegin() 与 rend()

• rbegin()

  返回一个 反向迭代器（reverse_iterator） ，指向容器中 最后一个元素。

• rend()

  返回一个 反向迭代器（reverse_iterator） ，指向容器中 第一个元素之前的位置，作为反向遍历的结束标志（不可解引用）。

用于从后向前遍历容器。

注意：对反向迭代器执行 ++ 操作，逻辑上是向前移动（即向容器开头方向移动）。

示例：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 反向遍历
    for (auto rit = v.rbegin(); rit != v.rend(); ++rit) {
        std::cout << *rit << " ";
    }
    // 输出：5 4 3 2 1

    return 0;
}

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vector 容量与空间管理接口说明

1. 核心容量查询接口

接口	返回类型	功能说明
size()	size_t	返回当前容器中 实际存储的元素个数。
capacity()	size_t	返回当前已分配的 内存容量（最多可容纳元素数，无需重新分配）。
empty()	bool	判断容器是否为空（等价于 size() == 0）。

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2. 空间调整接口对比（重点）

操作	是否改变 size()	是否可能改变 capacity()	是否初始化新元素	主要用途
reserve(n)	否	是（仅当 n > capacity()）	否	预分配内存，避免频繁扩容
resize(n, val = T())	是	是（若 n > capacity()）	是	调整有效元素数量，并用指定值（或默认值）初始化新增元素

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3. 接口详解

size()

• 表示 vector 中当前有多少个有效元素。
• 可通过 push_back、pop_back、resize 等操作改变。

capacity()

• 表示底层已分配的最大可容纳元素数量 ，不等于 size()。
• 当 size() == capacity() 时，下一次插入会触发扩容（reallocate）。

empty()

• 快速判断容器是否为空，等价于 size() == 0，但语义更清晰。

reserve(n)

• 仅分配原始内存，不构造任何对象。
• 不改变 size()，因此不能通过 operator[] 访问未初始化的位置。
• 若 n <= capacity()，则无任何操作。
• 常用于性能优化：提前预留空间，避免多次拷贝。

resize(n, val)

• 调整 size() 到 n ：
  • 若 n < size()：销毁多余元素（调用析构函数）。
  • 若 n > size()：在尾部追加 n - size() 个元素，使用 val（或默认构造）初始化。
• 若所需空间超过当前 capacity()，会先扩容再初始化。

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vector 增删查改接口说明

1. 核心操作接口速查表

操作	是否为 vector 成员函数	功能说明	时间复杂度
push_back(val)（重点）	是	在尾部插入一个元素	O(1)（均摊）
pop_back()（重点）	是	删除尾部最后一个元素	O(1)
operator[](pos)	是	通过下标随机访问元素	O(1)
insert(pos, val)	是	在迭代器 pos 位置前插入元素	O(n)
erase(pos)	是	删除迭代器 pos 位置的元素	O(n)
swap(other)	是	交换两个 vector 的内容（实际只是交换了他们的地址）	O(1)
find(first, last, val)	否（属于 <algorithm>）	在 [first, last) 范围内查找值	O(n)

注意：find 不是 vector 的成员函数，而是 STL 算法库中的泛型算法。

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push_back(const T& val) / push_back(T&& val)

• 功能 ：在 vector 尾部插入一个元素。

• 特点 ：

  • 若 size() == capacity()，会触发扩容（可能重新分配内存并拷贝/移动所有元素）。
  • 支持左值和右值引用（C++11 起）。

• 示例 ：

  std::vector<int> v;
  v.push_back(10); // v = {10}

pop_back()

• 是 vector 成员函数。
• 功能：删除 vector 尾部的最后一个元素。
• 不返回被删除的元素（若需获取，应先用 back() 读取）。
• 要求容器非空，否则行为未定义（可能导致程序崩溃）。
• 时间复杂度为 O(1)。

operator[](pos)

• 是 vector 成员函数。
• 功能：通过下标 pos 直接访问 vector 中的元素，返回对应位置的引用（可读写）。
• 不进行边界检查：若 pos 超出范围（pos >= size()），行为未定义（可能引发越界访问错误）。
• 若需安全访问，应使用 .at(pos)（越界时抛出 std::out_of_range 异常）。
• 时间复杂度为 O(1)。

insert(pos, val)

• 是 vector 成员函数。
• 功能：在迭代器 pos 所指向的位置之前 插入一个元素 val。
• 插入后，原 pos 及其后的所有元素向右移动一位，vector 的 size() 增加 1。
• 若当前容量不足，会触发重新分配内存（扩容），导致所有迭代器、指针和引用失效。
• 返回指向新插入元素的迭代器。
• 时间复杂度为 O(n)，主要开销在于移动插入点之后的所有元素。

erase(pos)

• 是 vector 成员函数。
• 功能：删除迭代器 pos 所指向的单个元素。
• 删除后，该位置之后的所有元素向前移动一位以填补空缺，vector 的 size() 减 1。
• 返回指向被删除元素下一个位置 的迭代器（即原 pos + 1 处的新元素），可用于连续删除操作。 (重要)
• 调用后，被删除位置及之后的迭代器、指针和引用均失效（若发生内存重分配，则所有迭代器都失效）。
• 时间复杂度为 O(n)，主要开销在于移动被删元素之后的所有元素。

swap(other)

• 是 vector 成员函数。
• 功能：与另一个同类型的 vector 对象 other 交换全部内容（包括元素数据、大小 size() 和容量 capacity()）。
• 底层实现通常仅交换内部指针和控制成员（如指向数据的指针、size、capacity），不复制或移动任何元素，因此非常高效。
• 所有迭代器、引用和指针在交换后仍有效，但会指向对方容器中的对应位置（即"身份互换"）。
• 时间复杂度为 O(1)。