【C++STL】Vector的使用(1)

基本用法

• vector 定义在 <vector> 头文件中，需包含后使用

#include <vector>

• 初始化

// 1、空构造函数，构造一个空的vector
vector<int> v1;
cout << v1.size() << "  " << v1.capacity() << endl;

// 2、指定大小，默认初始化（int默认0，string默认空）
vector<int> v2(10);
cout << v2.size() << "  " << v2.capacity() << v2.at(0) <<  endl;

// 指定大小、指定初始化值
vector<int> v3(10, 5);
cout << v3.size() << "  " << v3.capacity() << v3.at(0) << endl;

// 3、拷贝构造，从其他对象构造一个
vector<int> v4(v3);
cout << v4.size() << "  " << v4.capacity() << v4.at(0) << endl;

// 4、列表初始化
vector<int> v5 = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };
cout << v5.size() << "  " << v5.capacity() << v5.at(2) << endl;

// 5、迭代器范围初始化
vector<int> v6(v5.begin() + 1, v5.end() - 1 );
cout << v6.size() << "  " << v6.capacity() << v6.at(2) << endl;

• 元素访问
  • 下标访问[]（无越界检查）

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

// 1、下标访问
cout << vt[1] << endl;

// 越界访问，程序中断
cout << vt[10] << endl;

• at()访问（有越界检查，抛异常out_of_range）

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

// 2、at()访问
cout << vt.at(2) << endl;

// 越界访问，抛出异常
cout << vt.at(10) << endl;

• front() / back() 访问首尾元素

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

// 3、访问首尾元素
cout << vt.front() << " " << vt.back() << endl;

• 迭代器访问（遍历专用）

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

// 4、迭代器访问
for (vector<int>::iterator begin = vt.begin(); begin < vt.end(); ++begin)
{
	cout << *begin << endl;
}

核心操作方法

增删元素

• 尾部增删（推荐，效率高）
  • push_back(val)尾部添加元素
  • emplace_back(val)：C++11 新增，直接在尾部构造元素（避免拷贝，效率更高）；
  • pop_back()：删除尾部元素（无返回值）。

vector<int> vt;

// 尾部添加元素
vt.push_back(1);

// 尾部构造
vt.emplace_back(2);

// 尾部删除
vt.pop_back()

• 指定位置增删
  • insert(pos, val)：在迭代器 pos 处插入元素，返回新元素的迭代器；
  • emplace(pos, val)：C++11 新增，在 pos 处构造元素；
  • erase(pos)：删除 pos 处的元素，返回下一个有效迭代器；
  • erase(begin, end)：删除区间内的元素。

vector<int> vt = {1, 3 ,5};

// 1、insert插入元素
vector<int>::iterator begin = vt.begin();
vt.insert(begin + 1, 2);

// 2、emplace在指定pos出构造元素
begin = vt.begin();
vt.emplace(begin + 3, 4);

// 3、删除指定位置的元素，返回下一个有效迭代器
// end迭代器返回的是末尾元素的下一位置迭代器，因此-1
vector<int>::iterator rs = vt.erase(vt.end()-1);
//cout << *rs << endl;


// 4、删除区间
vt.erase(vt.begin(), vt.begin() + 2);


for (vector<int>::iterator begin = vt.begin(); begin != vt.end(); ++begin)
{
	cout << *begin << endl;
}

• 清空与重置
  • clear()：清空所有元素（size 变为 0，capacity 不变）；
  • resize(n)：调整 size 为 n，不足补默认值，超出则截断；
  • assign(n, val)：清空原有元素，重新赋值 n 个 val；
  • swap(v2)：与另一个 vector 交换数据（O (1) 效率）。

vector<int> vt = {1, 3 ,5};

vt.clear();

容量与大小管理

size()返回当前元素个数（实际存储的元素数） capacity()返回当前分配的内存可容纳的元素数（不含额外空间） empty()判断是否为空（size==0 时返回 true） reserve(n)预分配至少 n 个元素的内存（仅扩容 capacity，不改变 size）

vector性能优化

1. 减少扩容次数，扩容会触发"分配新内存-拷贝元素-释放原内存"的过程，耗费时间且会导致迭代器失效问题。优化方法：提前使用reserve预分配足够的内存。
2. 使用emplace_back替代push_back,push_back 会先构造临时对象，再拷贝到容器；emplace_back 直接在容器内存中构造对象，减少拷贝：
3. 批量操作替代单次操作，如在插入和删除多个元素时，优先使用区间操作。

避坑点

1. 迭代器失效
   1. 扩容后，所有的迭代器、指针、引用失效
   2. 插入元素，插入位置后的迭代器失效
   3. 删除元素，删除位置后的迭代器失效 避坑方法：修改容器后，重新获取迭代器。
2. size和capacity要分清，size是实际元素个数，capacity是已分配内存可容纳的元素个数；
3. 空vector的访问，空 vector 的 begin() == end()，front()/back()/at(0) 均会导致未定义行为。