概述
std::vector是 C++ 标准模板库（STL）中提供的动态数组容器。它能够在运行时动态调整大小，提供随机访问迭代器，是 C++ 中最常用的容器之一。
头文件
#include <vector>类模板声明
template<
class T,
class Allocator = std::allocator<T>
> class vector;构造函数
1. 默认构造函数
std::vector<T> vec; // 创建空vector2. 指定大小构造函数
std::vector<T> vec(10); // 10个默认初始化的元素
std::vector<T> vec(10, value); // 10个值为value的元素3. 范围构造函数
std::vector<T> vec(other.begin(), other.end()); // 从迭代器范围构造4. 拷贝构造函数
std::vector<T> vec(other); // 深拷贝5. 初始化列表构造函数
std::vector<T> vec = {1, 2, 3, 4, 5};常用成员函数
元素访问
// 返回指定位置的引用，不进行边界检查
T& operator[](size_type pos);
const T& operator[](size_type pos) const;
// 返回指定位置的引用，进行边界检查（可能抛出std::out_of_range）
T& at(size_type pos);
const T& at(size_type pos) const;
// 返回第一个元素的引用
T& front();
const T& front() const;
// 返回最后一个元素的引用
T& back();
const T& back() const;
// 返回底层数组的指针
T* data() noexcept;
const T* data() const noexcept;容量相关
// 检查是否为空
bool empty() const noexcept;
// 返回元素数量
size_type size() const noexcept;
// 返回最大可能元素数量
size_type max_size() const noexcept;
// 预留容量，减少重新分配次数
void reserve(size_type new_cap);
// 返回当前分配的存储容量
size_type capacity() const noexcept;
// 请求移除未使用的容量
void shrink_to_fit();修改操作
// 清空所有元素
void clear() noexcept;
// 在末尾插入元素
void push_back(const T& value);
void push_back(T&& value);
// 移除末尾元素
void pop_back();
// 在指定位置插入元素
iterator insert(const_iterator pos, const T& value);
iterator insert(const_iterator pos, T&& value);
iterator insert(const_iterator pos, size_type count, const T& value);
// 擦除指定位置的元素
iterator erase(const_iterator pos);
iterator erase(const_iterator first, const_iterator last);
// 调整容器大小
void resize(size_type count);
void resize(size_type count, const T& value);
// 交换两个vector的内容
void swap(vector& other) noexcept;示例代码
基本使用
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
// 创建vector
std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
// 添加元素
numbers.push_back(6);
// 访问元素
std::cout << "第一个元素: " << numbers.front() << std::endl;
std::cout << "最后一个元素: " << numbers.back() << std::endl;
std::cout << "第三个元素: " << numbers[2] << std::endl;
// 遍历vector
std::cout << "所有元素: ";
for (int num : numbers) {
std::cout << num << " ";
}
std::cout << std::endl;
// 使用迭代器
std::cout << "使用迭代器: ";
for (auto it = numbers.begin(); it != numbers.end(); ++it) {
std::cout << *it << " ";
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}容量管理示例
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> vec;
std::cout << "初始容量: " << vec.capacity() << std::endl;
// 预留空间以提高性能
vec.reserve(100);
std::cout << "预留100个元素后的容量: " << vec.capacity() << std::endl;
// 添加元素
for (int i = 0; i < 50; ++i) {
vec.push_back(i);
}
std::cout << "添加50个元素后的大小: " << vec.size() << std::endl;
std::cout << "添加50个元素后的容量: " << vec.capacity() << std::endl;
return 0;
}插入和删除示例
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
int main() {
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 5, 6};
// 在位置3插入元素4
auto it = vec.begin() + 3;
vec.insert(it, 4);
// 删除元素2
vec.erase(std::remove(vec.begin(), vec.end(), 2), vec.end());
// 输出结果
for (int num : vec) {
std::cout << num << " ";
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}性能特征
时间复杂度
-
随机访问：O(1)
-
在末尾插入/删除：O(1)（平均情况，不考虑重新分配）
-
在开头或中间插入/删除：O(n)
-
查找：O(n)（无序情况下）
空间复杂度
-
连续内存存储
-
可能需要额外的内存用于管理
使用建议
优点
-
随机访问：支持常数时间复杂度的随机访问
-
缓存友好：数据连续存储，缓存局部性好
-
动态扩容：自动管理内存，无需手动分配
-
丰富接口：提供丰富的成员函数和算法支持
注意事项
-
中间插入/删除：在vector中间插入或删除元素效率较低
-
内存重新分配：扩容时可能导致迭代器失效
-
预留空间 ：如果知道大致元素数量，使用
reserve()提高性能 -
大对象：存储大对象时，考虑使用指针或智能指针
迭代器失效规则
-
插入元素时：如果导致重新分配，所有迭代器、指针、引用失效
-
插入元素时：如果未重新分配，插入点后的迭代器失效
-
删除元素时：被删除元素后的迭代器失效
-
reserve()：如果增加容量，所有迭代器、指针、引用可能失效
相关算法
#include <algorithm>
// 排序
std::sort(vec.begin(), vec.end());
// 查找
auto it = std::find(vec.begin(), vec.end(), value);
// 反转
std::reverse(vec.begin(), vec.end());
// 删除特定元素
vec.erase(std::remove(vec.begin(), vec.end(), value), vec.end());总结
std::vector是 C++ 中最常用、最通用的容器之一。它结合了数组的随机访问效率和动态数组的灵活性，适用于大多数需要顺序存储数据的场景。正确使用 vector可以提高代码的性能和可维护性。