四川省建设工程质量安全协会网站,惠州网站建设价格,企业手机网站建设行情,上海房产网安居客✨个人主页#xff1a; Yohifo #x1f389;所属专栏#xff1a; C修行之路 #x1f38a;每篇一句#xff1a; 图片来源 The power of imagination makes us infinite. 想象力的力量使我们无限。 文章目录#x1f4d8;前言#x1f4d8;正文1、默认成员函数1.1、默认构造… ✨个人主页 Yohifo 所属专栏 C修行之路 每篇一句 图片来源 The power of imagination makes us infinite. 想象力的力量使我们无限。 文章目录前言正文1、默认成员函数1.1、默认构造1.2、拷贝构造1.3、析构函数1.4、赋值重载2、迭代器2.1、正向迭代器2.2、反向迭代器3、容量相关3.1、大小、容量、判空3.2、空间扩容3.3、大小调整3.4、缩容4、数据访问相关4.1、下标随机访问4.2、首尾元素5、数据修改相关5.1、尾插尾删5.2、任意位置插入删除5.3、交换、清理6、相关试题总结前言
vector 是表示可变大小数组的序列 容器其使用的是一块 连续 的空间因为是动态增长的数组所以 vector 在空间不够时会扩容vector 优点之一是支持 下标的随机访问缺点也很明显头插或中部插入效率很低这和我们之前学过的 顺序表 性质很像不过在结构设计上两者是截然不同的 正文
本文介绍的是 vector 部分常用接口
1、默认成员函数
vector 的成员变量如上图所示就是三个指针分别指向
_start 指向空间起始位置即 begin()_finish 指向最后一个有效元素的下一个位置相当于 end()_end_of_storage 指向已开辟空间的终止位置 1.1、默认构造
vector 支持三种默认构造方式
默认构造大小为 0 的对象构造 n 个元素值为 val 的对象通过迭代器区间构造此时元素为自定义类型如 string、vector、Date 等 int main()
{vectorint v1; //构造元素值为 int 的对象vectorchar v2(10, x); //构造10个值为x的对象string s abcedfg;vectorchar v3(s.begin(), s.end()); //构造 s 区间内的元素对象return 0;
}注也可以直接通过 vectorint v4 {1, 2, 3} 的方式构造对象不过此时调用了 拷贝构造 函数
vectorint v4 {1, 2, 3}; //这种构造方式比较常用有点像数组赋初始值1.2、拷贝构造
拷贝构造将对象 x 拷贝、构造出新对象 v拷贝构造 函数的使用方法很简单利用一个已经存在的 vector 对象创建出一个值相同的对象 vectorint x { 1,2,3,4,5 };vectorint v(x); //利用对象 x 构造出 v可以看到对象 v 和对象 x 的值是一样的(copy)
注意 调用拷贝构造时两个对象类型需匹配且被复制对象需存在
拷贝构造 和 赋值重载 有 深度拷贝 的讲究在模拟实现 vector 时演示
1.3、析构函数
析构函数释放动态开辟的空间因为 vector 使用的空间是连续的所以释放时直接通过 delete[] _start 释放即可
析构函数 会在对象生命周期 结束时自动调用平常在使用时无需关心 // ~vector 函数内部
delete[] _start;
_start _finish _end_of_storage nullptr;1.4、赋值重载
拷贝构造 的目的是创建一个新对象赋值重载 则是对一个老对象的值进行 改写 int arr[] { 6,6,8 };
vectorint v1(arr, arr (sizeof(arr) / sizeof(arr[0]))); //迭代器区间构造vectorint v2; //创建一个空对象
v2 v1; //将 v1 的值赋给老对象 v2注意 v1 对象赋值给 v2 对象后v1 本身并不受任何影响改变的只是 v2
赋值重载 函数有返回值适用于多次赋值的情况
vectorint v3 { 9,9,9 };
v2 v1 v3; //这样也是合法的最终 v1、v2 都会受到影响2、迭代器
迭代器 是一个天才设计它的出现使得各种各样的容器都能以同一种方式进行 访问、遍历 数据
vector 支持下标随机访问 所以大多数情况下访问数据都是使用下标但 迭代器 相关接口它还是有的 vector 和 string 的 迭代器 本质上就是原生指针比较简单但后续容器的 迭代器 就比较复杂了
复杂归复杂但每种 容器 的迭代器使用方法都差不多这就是 迭代器 设计的绝妙之处
注string 和 vector 的迭代器都是 随机迭代器(RandomAccessIterator)可以随意走动支持全局排序函数 sort 2.1、正向迭代器
正向迭代器即 从前往后 遍历的 迭代器 利用迭代器正向遍历 vector 对象
const char* ps Hello Iterator!;
vectorchar v(ps, ps strlen(ps)); //迭代器构造vectorchar::iterator it v.begin(); //创建该类型的迭代器while (it ! v.end())
{cout *it;it;
}
cout endl;注意
迭代器在创建时一定要先写出对应的类型如 vectorint嫌麻烦可以直接用 auto 推导在使用迭代器遍历时结束条件为 it ! v.end() 不能写成 因为对于后续容器来说它们的空间不是连续的判断小于无意义begin() 为第一个有效元素地址end() 为最后一个有效元素的下一个地址
vector 是 随机迭代器也支持这样玩
//auto 根据后面的类型自动推导迭代器类型
auto it v.begin() 3; //这是随机的含义2.2、反向迭代器
反向迭代器常用来 反向遍历从后往前容器 反向遍历 vector 对象
const char* ps Hello ReverseIterator!;
vectorchar v(ps, ps strlen(ps));vectorchar::reverse_iterator it v.rbegin(); //创建该类型的迭代器while (it ! v.rend())
{cout *it;it;
}
cout endl;反向迭代器的注意点与正向迭代器一致值得注意的是 rbegin() 和 rend() begin() 和 end() 适用于 正向迭代器
begin() 为对象中的首个有效元素地址end() 为对象中最后一个有效元素的下一个地址 rbegin() 和 rend() 适用于 反向迭代器
rbegin() 为对象中最后一个有效元素地址rend() 为对象中首个有效元素的上一个地址
注意 begin() 不能和 rend() 混用
上述 迭代器 都是用于正常 可修改 的对象对于 const 对象还有 cbegin()、cend() 和 crbegin()、crend()当然这些都是 C11 中新增的语法 注对于 const 对象存在重载版本如 begin() const也就是说const 修饰的对象也能正常使用 begin()、end()、rbegin() 和 rend()C11 中的这个新语法完全没必要可以不用但不能看不懂 3、容量相关
下面来看看 vector 容量相关函数和扩容机制
3.1、大小、容量、判空
大小 size() 容量 capacity() 判空 empty()
这些函数对于我们太熟悉了和 顺序表 的一模一样 直接拿来用一用
vectorint v { 1,2,3,4,5 };
cout size: v.size() endl;
cout capacity: v.capacity() endl;
cout empty: v.empty() endl;这几个函数都是直接拿来用的没什么值得注意的地方
3.2、空间扩容
连续空间可扩容像 string 一样vector 也有一个提前扩容的函数reserve() 输入指定容量即可扩容常用来 提前扩容避免因频繁扩容而导致的内存碎片
下面来通过一个小程序先来简单看看 PJ 版 和 SGI 版的 默认扩容机制
vectorint v;
size_t capacity v.capacity();
cout Default capacity: capacity endl;int i 0;
while (i 100)
{v.push_back(i); //尾插元素 i//如果不相等证明出现扩容if (capacity ! v.capacity()){capacity v.capacity();cout New capacity: capacity endl;}i;
}可以看出PJ 版采用的是 1.5 倍扩容法而 SGI 版直接采用 2 倍扩容法待扩容量较小时PJ 版会扩容更多次浪费更多空间但待扩容量越大时变成 SGI 版浪费更多空间总的来说两种扩容方式各有各的优点
如果我们提前知道待扩容空间大小 n可以直接使用 reserve(n) 的方式进行 提前扩容这样一来无论是哪种版本最终容量大小都是一致的且不会造成空间浪费
v.reserve(100); //提前开辟空间此时是非常节约空间的而且不会造成很多的内存碎片
注意 当 n 小于等于 capacity() 时reserve 函数不会进行操作
3.3、大小调整
与提前扩容相似的大小调整主要调整的是 _finish
在扩容的同时对新空间进行初始化参数2 val 为缺省值缺省为对应对象的默认构造值
自定义类型也有默认构造函数如 int()构造后为 0这种构造方法称为 匿名构造后续会经常简单很方便 vectorint v1;
v1.resize(10); //使用缺省值vectorint v2;
v2.resize(10, 6); //使用指定值区别在于是否指定初始化值
resize 和 reserve
两者的共同点是都能起到扩容的效果resize 扩容的同时还能进行初始化reserve 则不能resize 会改变 _finish而 reserve 不会对于两者来说当 n 小于等于 capacity() 时都不进行扩容操作 resize 此时会初始化 size() 至 capacity() 这段空间
3.4、缩容
vector 中还提供一个了缩容函数将原有容量缩小但这完全没必要以下是缩容步骤
开辟新空间比原空间更小的空间用原空间中的数据将新空间填满超出部分丢弃释放原空间完成缩容
为了一个缩容而导致的是代价是很大的因此 不推荐缩容想要改变 size() 时可以使用 resize 函数 这里就不演示这个函数了就连官方文档上都有一个 警告标志 4、数据访问相关
连续空间数据访问时可以通过 迭代器也可以通过 下标这里还是更推荐使用 下标因为很方便作为 “顺序表”当然也支持访问首尾元素
4.1、下标随机访问
下标访问是通过 operator[] 运算符重载实现的 库中提供了两个重载版本用以匹配普通对象和 const 对象
const char* ps Hello;
vectorchar v(ps, ps strlen(ps)); //迭代器区间构造
const vectorchar cv(ps, ps strlen(ps)); //迭代器区间构造size_t pos 0; //下标
while (pos v.size())
{cout v[pos]; //普通对象cout cv[pos]; //const 对象pos;
}
cout endl;除了 operator[] 以外库中还提供了一个 at 函数实际就是对 operator[] 的封装
v.at(0);
v[0] //两者是完全等价的注意 因为是下标随机访问所以要小心不要出现 越界 行为
4.2、首尾元素
front() 获取首元素back() 获取尾元素
vectorint v { 1,1,1,0,0,0 };
cout Front: v.front() endl;
cout Back: v.back() endl;实际上front() 就是返回 *_startback() 则是返回 *_finish 5、数据修改相关
vector 也可以随意修改其中的数据比如尾部操作也支持任意位置操作除此之外还能交换两个对象亦或是清除对象中的有效元素
5.1、尾插尾删
push_back() 和 pop_back() 算是老相识了两个都是直接在 _finish 上进行操作 这两个函数操作都很简单不再演示
注意 如果对象为空是不能尾删数据的
对于已有对象数据的修改除了赋值重载外还有一个函数 assign()可以重写指定对象中的内容使用方法很像默认构造函数但其本质又和赋值重载一样 第一种方式是通过迭代器区间赋值第二种是指定元素数和元素值赋值
5.2、任意位置插入删除
任意位置插入删除是使用 vector 的重点因为这里会涉及一个问题迭代器失效这个问题很经典具体什么原因和如何解决将在模拟实现 vector 中解答 简单演示一下用法
int arr[] { 6,6,6 };
vectorint v { 1,0 };//在指定位置插入一个值
v.insert(find(v.begin(), v.end(), 1), 10); //10,1,0//在指定位置插入 n 个值
v.insert(find(v.begin(), v.end(), 0), 2, 8); //10,1,8,8,0//在指定位置插入一段迭代器区间
v.insert(find(v.begin(), v.end(), 8), arr, arr (sizeof(arr) / sizeof(arr[0]))); //10,1,6,6,6,8,8,0//删除指定位置的元素
v.erase(find(v.begin(), v.end(), 10)); //1,6,6,6,8,8,0//删除一段区间
v.erase(v.begin() 1, v.end()); //1先浅浅演示一下 迭代器失效的场景
vectorint v { 1,2,3 };
auto it v.end(); //利用迭代器模拟尾插for (int i 0; i 5; i)
{v.insert(it, 10);it; //再次使用迭代器i;
}运行调试模式下结果是这样的 不止 insert 的迭代器会失效erase 的迭代器也会失效
简单来说插入或删除后可能导致迭代器指向位置失效此时没有及时更新再次使用视为非法行为
因此我们认为 vector 在插入或删除后迭代器失效不能再使用尤其是 PJ 版本对迭代器失效的检查十分严格
至于其具体原因和方法留在下篇文章中揭晓
5.3、交换、清理
还剩下两个简单函数简单介绍下就行了 vectorint v1 { 1,2,3 };
vectorint v2 { 4,5,6 };v1.swap(v2); //交换两个对象v1.clear();
v2.clear(); //清理std 中已经提供了全局的 swap 函数为何还要再提供一个呢
这个函数实现原理不同 std::swapstd::swap 实际在交换时需要调用多次拷贝构造和赋值重载函数对于深拷贝来说效率是很低的而 vector::swap 在交换时交换是三个成员变量因为都是指针所以只需要三次浅拷贝交换就能完美完成任务实际在 vector::swap 内部还是调用了 std::swap不过此时是高效的浅拷贝
至于 clear 函数实现很简单
令 _finish 等于 _start就完成了清理不需要进行缩容这样做是低效的
关于 vector 更多、更详细的内容欢迎移步 《C STL学习之【vector的模拟实现】》 6、相关试题
光知道怎么使用是不够的还需要将知识付诸于实践切记纸上谈兵
下面是一些比较适合练习使用 vector 的试题可以做做
vector 值得做的题目 总结
以上就是本次关于 STL 之 vector 的全部讲解了vector 相对来说函数比较少也比较好理解不过在实际使用中会存在不少问题需要对 vector 的不断使用以提高认知如果对 vector 剩余函数感兴趣可以阅读官方文档 vector
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