一、std::vector概述
std::vector是一个连续存储的动态数组 ，位于头文件 <vector>中，属于 C++ 标准模板库（STL）的序列式容器。
#include <vector>
using namespace std;
vector<int> v;核心特点
-
连续内存：元素在内存中是连续存放的
-
动态扩容：容量可自动增长
-
随机访问 ：支持
O(1)下标访问 -
尾部操作高效 ：
push_back/pop_back摊销 O(1) -
中间插入/删除代价较高：需要移动元素
二、std::vector的基本用法
1. 构造方式
vector<int> v1; // 空 vector
vector<int> v2(10); // 10 个元素，默认初始化为 0
vector<int> v3(10, 5); // 10 个 5
vector<int> v4 = {1, 2, 3, 4}; // 初始化列表
vector<int> v5(v4); // 拷贝构造2. 元素访问
v[0]; // 不检查越界
v.at(0); // 越界抛异常
v.front(); // 首元素
v.back(); // 尾元素3. 容量相关
v.size(); // 当前元素个数
v.capacity(); // 当前已分配容量
v.empty(); // 是否为空
v.reserve(100); // 预分配容量
v.resize(50); // 改变元素数量4. 修改操作
v.push_back(10);
v.pop_back();
v.insert(v.begin() + 1, 99); // 在下标 1 处插入
v.erase(v.begin() + 1); // 删除下标 1 的元素
v.clear(); // 清空元素三、vector的内存布局
1. 逻辑视图
索引: 0 1 2 3 4
数据: [10][20][30][40][50]2. 物理内存布局（关键）
vector内部通常包含三个指针（或等价结构）：
begin ──► [ e0 ][ e1 ][ e2 ][ e3 ][ e4 ] ... (未初始化空间)
↑ ↑
size capacity-
size：当前元素个数
-
capacity：已分配内存可容纳的最大元素数
3. 内存连续性
-
所有元素在内存中连续排列
-
这一点与
list、map等节点式容器形成鲜明对比 -
因此：
- 支持指针偏移访问
四、扩容机制（重点）
1. 何时发生扩容？
当执行：
v.push_back(x);若：
size == capacity则触发扩容。
2. 扩容过程
-
分配一块更大的新内存（通常是原容量的 1.5 倍或 2 倍）
-
将旧元素拷贝或移动到新内存
-
释放旧内存
-
更新内部指针
⚠️ 扩容会导致：
- 所有迭代器、指针、引用失效
3. 为什么扩容代价高？
-
内存分配本身慢
-
元素拷贝成本高（尤其对象类型）
✅ 解决方案
v.reserve(1000); // 提前预留空间五、reservevs resize
| 函数 | 作用 |
|---|---|
reserve(n) |
只改变容量，不改变 size |
resize(n) |
改变元素数量 |
示例：
v.reserve(100); // v.size() == 0
v.resize(100); // v.size() == 100六、vector的性能特征
时间复杂度
| 操作 | 复杂度 |
|---|---|
| 随机访问 | O(1) |
| 尾插 / 尾删 | 摊销 O(1) |
| 中间插入 | O(n) |
| 查找 | O(n) |
适用场景
✅ 适合：
-
频繁随机访问
-
尾部增删
-
已知大致数据规模
❌ 不适合：
-
频繁在头部或中间插入
-
大量小对象频繁扩容
七、常见陷阱与注意事项
1. 迭代器失效
for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it) {
if (*it == 3)
v.push_back(10); // ❌ 可能失效
}✅ 正确做法：使用索引或在循环外修改
2. vector<bool>的特殊性
vector<bool> vb(10);
bool& x = vb[0]; // ❌ 编译错误原因：vector<bool>是位压缩实现，不是真正的 bool容器。
✅ 替代方案：
vector<char>
deque<bool>八、总结
-
std::vector是连续内存、动态扩容的顺序容器 -
内部通过
size + capacity管理内存 -
扩容代价高，推荐提前
reserve -
适合大多数"数组型"需求
一句话总结：
vector= 连续内存 + 自动扩容的动态数组