動態(tài)數(shù)組和C++ std::vector詳解

2023-07-11 10:23 作者:艱默 0人讀過 | 我要投稿

1. std::vector

std::vector是C++的默認(rèn)動態(tài)數(shù)組，其與array最大的區(qū)別在于vector的數(shù)組是動態(tài)的，即其大小可以在運行時更改。std::vector是封裝動態(tài)數(shù)組的順序容器，且該容器中元素的存取是連續(xù)的。

vector的存儲是自動管理，不需要人為操作自動實現(xiàn)按需擴(kuò)張收縮。但實現(xiàn)自動管理的代價就是：vector通常占用多于靜態(tài)數(shù)組的空間，因為其需要更多的內(nèi)存以管理將來的增長。vector在分配內(nèi)存的時候是先分配一定數(shù)量的內(nèi)存，然后在內(nèi)存耗盡時再重新申請分配。

2. vector的用法

2.1 vector的定義和聲明

std::vector在頭文件<vector>中定義，其聲明如下：

template< ????class?T, ????class?Allocator?=?std::allocator<T> >?class?vector; namespace?pmr?{ ????template<?class?T?> ????using?vector?=?std::vector<T,?std::pmr::polymorphic_allocator<T>>;?//C++17?起 }??????????????????????????????????????????????????????????????????????

其中，參數(shù)T為容器要存儲的元素類型，對于T需要滿足：

可復(fù)制賦值和可復(fù)制構(gòu)造（C++11前）。
要求元素類型是完整類型并滿足可擦除，即元素類型的對象能以給定的分配器（Allocator）銷毀（C++11 起，C++17 前）。
要求元素類型是完整類型并滿足可擦除，但許多成員函數(shù)附帶了更嚴(yán)格的要求。（C++17 起）。

Allocator為用于獲取/釋放內(nèi)存及構(gòu)造/析構(gòu)內(nèi)存中元素的分配器。

2.2 成員函數(shù)

2.2.1 基本函數(shù)

operator=

operator=函數(shù)主要適用于賦值給容器，其函數(shù)聲明如下：

/*1.?復(fù)制賦值運算符。以?other?的副本替換內(nèi)容。*/ vector&?operator=(?const?vector&?other?);?//C++20?前 constexpr?vector&?operator=(?const?vector&?other?);?//C++20?起 /*2.?移動賦值運算符。用移動語義以?other?的內(nèi)容替換內(nèi)容（即從?other?移動?other?中的數(shù)據(jù)到此容器中）。 ?????之后?other?在合法但未指定的狀態(tài)。*/ vector&?operator=(?vector&&?other?);?//C++11?起,?C++17?前 vector&?operator=(?vector&&?other?)?noexcept();?//C++17?起,?C++20?前 constexpr?vector&?operator=(?vector&&?other?)?noexcept();?//C++20?起 /*3.?以?initializer_list?ilist?所標(biāo)識者替換內(nèi)容。*/ vector&?operator=(?std::initializer_list<T>?ilist?);?//C++11?起,?C++20?前 constexpr?vector&?operator=(?std::initializer_list<T>?ilist?);?//C++20?起

復(fù)雜度：

1的復(fù)雜度與 *this 和 other 的大小成線性。
2的復(fù)雜度與 *this 的大小成線性，除非分配器不比較相等且不傳播，該情況下與 *this 和 other 的大小成線性。
3的復(fù)雜度與 *this 和 ilist 的大小成線性。

具體的示例如下：

std::vector<int>?nums1?{3,?1,?4,?6,?5,?9}; std::vector<int>?nums2; std::vector<int>?nums3; //?從?nums1?復(fù)制賦值數(shù)據(jù)到?nums2 nums2?=?nums1; //此時nums2?=?{3,?1,?4,?6,?5,?9} //?從?nums1?移動賦值數(shù)據(jù)到?nums3, //?修改?nums1?和?nums3 nums3?=?std::move(nums1); //此時?nums1?=?{},?nums3?=?{3,?1,?4,?6,?5,?9} //?initializer_list?的復(fù)制賦值復(fù)制數(shù)據(jù)給?nums3 nums3?=?{1,?2,?3}; //此時nums3?=?{1,?2,?3}

assign

assign函數(shù)的主要作用是將值賦給容器。其函數(shù)聲明如下：

/*1.?以?count?份?value?的副本替換內(nèi)容。*/ void?assign(?size_type?count,?const?T&?value?);?//C++20?前 constexpr?void?assign(?size_type?count,?const?T&?value?);?//C++20?起 /*2.?以范圍?[first,?last)?中元素的副本替換內(nèi)容。其中有任何一個迭代器是指向?*this?中的迭代器時行為未定義。*/ template<?class?InputIt?> void?assign(?InputIt?first,?InputIt?last?);?//C++20?前 template<?class?InputIt?> constexpr?void?assign(?InputIt?first,?InputIt?last?);?//C++20?起 /*3.?以來自?initializer_list?ilist?的元素替換內(nèi)容。*/ void?assign(?std::initializer_list<T>?ilist?);?//C++11?起，C++20?前 constexpr?void?assign(?std::initializer_list<T>?ilist?);?//C++20?起

復(fù)雜度：

1的復(fù)雜度與count 呈線性。
2的負(fù)載度與 first 和 last 間的距離呈線性。
3的復(fù)雜度與與 ilist.size() 呈線性。

其具體用法如下：

std::vector<char>?c; c.assign(5,?'a');//此時c?=?{'a',?'a',?'a',?'a',?'a'} const?std::string?str(6,?'b'); c.assign(str.begin(),?str.end());//此時c?=?{'b',?'b',?'b',?'b',?'b',?'b'} c.assign({'C',?'+',?'+',?'1',?'1'});//此時c?=?{'C',?'+',?'+',?'1',?'1'}

get_allocator

get_allocator函數(shù)的主要作用是返回相關(guān)的分配器。其函數(shù)聲明如下：

allocator_type?get_allocator()?const;?//C++11?前 allocator_type?get_allocator()?const?noexcept;?//C++11?起,?C++20?前 constexpr?allocator_type?get_allocator()?const?noexcept;?//C++20?起

其返回值為與容器關(guān)聯(lián)的分配器。

2.2.2 元素訪問

at

at用于訪問指定的元素，同時進(jìn)行越界檢查，該函數(shù)返回位于指定位置pos的元素的引用，如果pos不在容器的范圍內(nèi)，則拋出std::out_of_range異常。其函數(shù)聲明如下：

reference?at(?size_type?pos?);?//C++20?前 constexpr?reference?at(?size_type?pos?);?//C++20?起 const_reference?at(?size_type?pos?)?const;?//C++20?前 constexpr?const_reference?at(?size_type?pos?)?const;?//C++20?起

其具體用法如下：

std::vector<int>?data?=?{1,?2,?3}; std::cout<<data.at(1)<<std::endl;?//2 data.at(1)=8;?//此時data={1,?8,?3}

operator[]

operator[]與at功能相同，即用來訪問指定的元素，但其與at不同的是：operator[]不進(jìn)行邊界的檢查。其函數(shù)聲明如下所示：

reference?operator[](?size_type?pos?);?//C++20?前 constexpr?reference?operator[](?size_type?pos?);?//C++20?起 const_reference?operator[](?size_type?pos?)?const;?//C++20?前 constexpr?const_reference?operator[](?size_type?pos?)?const;?//C++20?起

front

front用于訪問容器的第一個元素，其返回值為容器首元素的引用，其函數(shù)原型如下：

reference?front();?//C++20?前 constexpr?reference?front();?//C++20?起 const_reference?front()?const;?//C++20?前 constexpr?const_reference?front()?const;?//C++20?起

注：在空容器上對 front 的調(diào)用是未定義的。

back

back主要功能是用來訪問容器最后一個元素，其返回值為容器最后一個元素的引用，其函數(shù)原型如下所示：

reference?back();?//C++20?前 constexpr?reference?back();?//C++20?起 const_reference?back()?const;?//C++20?前 constexpr?const_reference?back()?const;?//C++20?起

注：在空容器上對 back 的調(diào)用是未定義的。

data

data函數(shù)主要是用來返回容器底層的數(shù)組，其函數(shù)原型如下：

T*?data();?//C++11?前 T*?data()?noexcept;?//C++11?起,?C++20?前 constexpr?T*?data()?noexcept;?//C++20?起 const?T*?data()?const;?//C++11?前 const?T*?data()?const?noexcept;?//C++11?起,?C++20?前 constexpr?const?T*?data()?const?noexcept;?//C++20?起

data函數(shù)返回指向作為元素存儲工作的底層數(shù)組的指針。返回的指針使得范圍 [data(), data() + size()) 始終是合法范圍，即使容器為空（此時 data() 不可解引用）。

注：如果 size() 是 0，那么 data() 有可能會也有可能不會返回空指針。

2.2.3 迭代器

begin、end和cbegin、cend

begin和cbegin返回指向vector首元素的迭代器，end和cend返回指向vector末元素后一元素的迭代器。其函數(shù)聲明如下：

iterator?begin();?//C++11?前 iterator?begin()?noexcept;?//C++11?起，C++20?前 constexpr?iterator?begin()?noexcept;?//C++20?起 const_iterator?begin()?const;?//C++11?前 const_iterator?begin()?const?noexcept;?//C++11?起，C++20?前 constexpr?const_iterator?begin()?const?noexcept;?//C++20?起 const_iterator?cbegin()?const?noexcept;?//C++11?起，C++20?前 constexpr?const_iterator?cbegin()?const?noexcept;?//C++20?起 iterator?end();?//C++11?前 iterator?end()?noexcept;?//C++11?起，C++20?前 constexpr?iterator?end()?noexcept;?//C++20?起 const_iterator?end()?const;?//C++11?前 const_iterator?end()?const?noexcept;?//C++11?起，C++20?前 constexpr?const_iterator?end()?const?noexcept;?//C++20?起 const_iterator?cend()?const?noexcept;?//C++11?起，C++20?前 constexpr?const_iterator?cend()?const?noexcept;?//C++20?起

如果vector為空，則返回的迭代器將等于end或cend。end和cend指向vector末元素后一元素的迭代器，該元素的表現(xiàn)為占位符，試圖訪問它將導(dǎo)致未定義行為。

rbegin、rend和crbegin、crend

rbegin和crbegin返回指向vector首元素的逆向迭代器。它對應(yīng)非逆向vector的末元素，若vector為空，則返回的迭代器等于rend或crend。rend和crend返回指向逆向vector末元素后一元素的逆向迭代器，它對應(yīng)非逆向vector首元素的前一元素，此元素表現(xiàn)為占位符，試圖訪問它導(dǎo)致未定義行為。它們的聲明如下：

reverse_iterator?rbegin();?//C++11?前 reverse_iterator?rbegin()?noexcept;?//C++11?起，C++20?前 constexpr?reverse_iterator?rbegin()?noexcept;?//C++20?起 const_reverse_iterator?rbegin()?const;?//C++11?前 const_reverse_iterator?rbegin()?const?noexcept;?//C++11?起，C++20?前 constexpr?const_reverse_iterator?rbegin()?const?noexcept;?//C++20?起 const_reverse_iterator?crbegin()?const?noexcept;?//C++11?起，C++20?前 constexpr?const_reverse_iterator?crbegin()?const?noexcept;?//C++20?起 reverse_iterator?rend();?//C++11?前 reverse_iterator?rend()?noexcept;?//C++11?起，C++20?前 constexpr?reverse_iterator?rend()?noexcept;?//C++20?起 const_reverse_iterator?rend()?const;?//C++11?前 const_reverse_iterator?rend()?const?noexcept;?//C++11?起，C++20?前 constexpr?const_reverse_iterator?rend()?const?noexcept;?//C++20?起 const_reverse_iterator?crend()?const?noexcept;?//C++11?起，C++20?前 constexpr?const_reverse_iterator?crend()?const?noexcept;?//C++20?起

2.2.4 容量

empty

empty用來檢查容器是否為空，若為空則返回true，否則為false。其函數(shù)聲明如下：

bool?empty()?const;?//C++11?前 bool?empty()?const?noexcept;?//C++11?起,?C++20?前 [[nodiscard]]?bool?empty()?const?noexcept;?//C++20?起

其底層實現(xiàn)就是檢查容器是否無元素，即判斷是否begin() == end()。

size

size函數(shù)返回容器中元素數(shù)量，即std::distance(begin(), end()) 。其函數(shù)聲明如下：

size_type?size()?const;?//C++11?前 size_type?size()?const?noexcept;?//C++11?起，C++20?前 constexpr?size_type?size()?const?noexcept;?//C++20?起

max_size

max_size函數(shù)返回根據(jù)系統(tǒng)或庫實現(xiàn)限制的容器可保有的元素最大數(shù)量，即對于最大容器的 std::distance(begin(), end())。其函數(shù)聲明為：

size_type?max_size()?const;?//C++11?前 size_type?max_size()?const?noexcept;?//C++11?起

注：此值通常反映容器大小上的理論極限，至多為 std::numeric_limits<difference_type>::max() 。運行時，可用 RAM 總量可能會限制容器大小到小于 max_size() 的值。

capacity

capacity函數(shù)的主要作用是返回當(dāng)前存儲空間能夠容納的元素數(shù)（即當(dāng)前分配存儲的容量）。其函數(shù)原型如下：

size_type?capacity()?const;?//C++11?前 size_type?capacity()?const?noexcept;?//C++11?起,?C++20?前 constexpr?size_type?capacity()?const?noexcept;?//C++20?起

reserve

reserve函數(shù)是用來為vector預(yù)留存儲空間，其函數(shù)聲明如下：

//new_cap:?vector?的新容量 void?reserve(?size_type?new_cap?);?//C++20?前 constexpr?void?reserve(?size_type?new_cap?);?//C++20?起

該函數(shù)主要用來增加vector的容量（即 vector 在不重新分配存儲的情況下能最多能持有的元素的數(shù)量）到大于或者等于new_cap的值。如果new_cap大于當(dāng)前vector的capacity()，那么就會重新分配新的存儲，否則該方法不做任何事情。

注：

reserve() 不會更改 vector 的大小。

如果 new_cap 大于 capacity()，那么所有迭代器，包含 end()迭代器和所有到元素的引用都會失效。否則，沒有迭代器或引用會失效。

在調(diào)用 reserve() 后，插入只會在它將導(dǎo)致 vector 的大小大于capacity()的值時觸發(fā)重新分配。

在 new_cap > max_size() 時拋出std::length_error。

不能用 reserve() 減少容器容量。為該目的提供的是 shrink_to_fit()。 (文章后面有詳細(xì)的介紹)

正確的使用reserve能夠避免減少不必要的分配，例如在向vector添加元素之前提前知道元素的大致數(shù)量，使用reserve，可以提前合理分配好存儲空間，避免在vector增長階段不必要的內(nèi)存分配和復(fù)制，進(jìn)而提高效率和存儲空間的利用率。

shrink_to_fit

shrink_to_fit函數(shù)主要是用來請求移除未使用的容量。其函數(shù)原型如下：

void?shrink_to_fit();

它是減少 capacity()到 size()非強制性請求。請求是否達(dá)成依賴于實現(xiàn)。如果發(fā)生重分配，那么所有迭代器，包含 end()迭代器，和所有到元素的引用都會失效。如果沒有發(fā)生重分配，那么沒有迭代器或引用會失效。

具體的示例如下：

std::vector<int>?vec?=?{1,?2,?3}; vec.reserve(100); std::cout?<<?"vec的capacity?:?"?<<?vec.capacity()?<<?std::endl;?//vec的capacity?:?100 vec.shrink_to_fit(); std::cout?<<?"vec的capacity?:?"?<<?vec.capacity()?<<?std::endl;?//vec的capacity?:?3

2.2.5 修改器

clear

clear函數(shù)主要用來擦除所有元素，使用clear()后，再次調(diào)用size()，size函數(shù)返回0。clear函數(shù)的聲明如下：

void?clear();?//C++11?前 void?clear()?noexcept;?//C++11?起,?C++20?前 constexpr?void?clear()?noexcept;?//C++20?起

注：clear不會影響vector的capacity()的大小。

insert

insert函數(shù)主要用于插入元素到容器的指定位置，其函數(shù)原型如下所示：

//在?pos?前插入?value //返回值：指向被插入?value?的迭代器。 iterator?insert(?const_iterator?pos,?const?T&?value?);?//C++20?前 constexpr?iterator?insert(?const_iterator?pos,?const?T&?value?);?//C++20?起 //在?pos?前插入?value //返回值：指向被插入?value?的迭代器。 iterator?insert(?const_iterator?pos,?T&&?value?);?//C++11?起，C++20?前 constexpr?iterator?insert(?const_iterator?pos,?T&&?value?);?//C++20?起 //在?pos?前插入?value?的?count?個副本。 //返回值：指向首個被插入元素的迭代器，或者在?count?==?0?時返回?pos。 iterator?insert(?const_iterator?pos,?size_type?count,?const?T&?value?);?//C++20?前 constexpr?iterator ????insert(?const_iterator?pos,?size_type?count,?const?T&?value?);?//C++20?起 //在?pos?前插入來自范圍?[first,?last)?的元素。 //返回值：指向首個被插入元素的迭代器，或者在?first?==?last?時返回?pos。 template<?class?InputIt?> iterator?insert(?const_iterator?pos,?InputIt?first,?InputIt?last?);?//C++20?前 template<?class?InputIt?> constexpr?iterator?insert(?const_iterator?pos,?InputIt?first,?InputIt?last?);?//C++20?起 //在?pos?前插入來自?initializer_list?ilist?的元素。 //返回值：指向首個被插入元素的迭代器，或者在?ilist?為空時返回?pos。 iterator?insert(?const_iterator?pos,?std::initializer_list<T>?ilist?);?//C++11?起，C++20?前 constexpr?iterator?insert(?const_iterator?pos, ???????????????????????????std::initializer_list<T>?ilist?);?//C++20?起

具體用法示例如下：

std::vector<int>?c1(3,?100);?//初始化c1，此時c1?=?{100,?100,?100} auto?it?=?c1.begin(); it?=?c1.insert(it,?200);?//在it前插入元素200 //c1?=?{200，100,?100,?100} c1.insert(it,?2,?300);?//在it前插入兩個元素值都為300 //c1?=?{300，300，200，100,?100,?100} //?it?已經(jīng)失效，提供新迭代器 it?=?c1.begin(); std::vector<int>?c2(2,?400);?//c2?=?{400,?400} c1.insert(std::next(it,?2),?c2.begin(),?c2.end());?//在it后兩個元素（即200）的前面插入c2 //c1?=?{300，300，400，400，200，100,?100,?100} int?arr[]?=?{501,?502,?503}; c1.insert(c1.begin(),?arr,?arr?+?std::size(arr)); //c1?=?{501，502，503，300，300，400，400，200，100,?100,?100} c1.insert(c1.end(),?{601,?602,?603}); //c1?=?{501，502，503，300，300，400，400，200，100,?100,?100，601，602，603}

emplace

emplace函數(shù)的聲明如下：

/*---------------------------------- ??pos：將構(gòu)造新元素到其前的迭代器 ??args：轉(zhuǎn)發(fā)給元素構(gòu)造函數(shù)的參數(shù) ??返回值iterator：指向被安置的元素的迭代器 ------------------------------------*/ template<?class...?Args?> iterator?emplace(?const_iterator?pos,?Args&&...?args?);?//C++11?起,?C++20?前 template<?class...?Args?> constexpr?iterator?emplace(?const_iterator?pos,?Args&&...?args?);?//C++20?起

其主要作用就是原位構(gòu)造元素并將其在pos前插入到容器中。

earse

earse的函數(shù)主要功能是擦除元素，其聲明如下：

//移除位于pos的元素 //返回值：最后移除元素之后的迭代器。如果pos指代末元素，則返回end()迭代器 iterator?erase(?iterator?pos?);?//C++11?前 iterator?erase(?const_iterator?pos?);?//C++11?起，C++20?前 constexpr?iterator?erase(?const_iterator?pos?);?//C++20?起 //移除范圍[first,?last)中的元素。 /*返回值：最后移除元素之后的迭代器。 ?????????如果在移除前l(fā)ast?==?end()，那么最終返回end()迭代器 ?????????如果范圍[first,?last)?為空，那么返回?last。*/ iterator?erase(?iterator?first,?iterator?last?);?//C++11?前 iterator?erase(?const_iterator?first,?const_iterator?last?);?//C++11?起，C++20?前 constexpr?iterator?erase(?const_iterator?first,?const_iterator?last?);?//C++20?起

具體的用法如下所示：

std::vector<int>?c{0,?1,?2,?3,?4,?5,?6,?7,?8,?9}; c.erase(c.begin()); //c?=?{1,?2,?3,?4,?5,?6,?7,?8,?9} c.erase(c.begin()?+?2,?c.begin()?+?5); //c?=?{1,?2,?6,?7,?8,?9} //?移除所有偶數(shù) for?(std::vector<int>::iterator?it?=?c.begin();?it?!=?c.end();) { ??if?(*it?%?2?==?0) ????it?=?c.erase(it); ??else ????++it; } //c?=?{1,?7,?9}

push_back

push_back函數(shù)的主要作用是將元素添加到容器末尾，其聲明如下：

//后附給定元素?value?到容器尾。初始化新元素為?value?的副本。 void?push_back(?const?T&?value?);?//C++20?前 constexpr?void?push_back(?const?T&?value?);?//C++20?起 //后附給定元素?value?到容器尾。移動?value?進(jìn)新元素。 void?push_back(?T&&?value?);?//C++11?起，C++20?前 constexpr?void?push_back(?T&&?value?);?//C++20?起

注：如果新的 size()大于 capacity()，那么所有迭代器和引用（包含 end() 迭代器）都會失效。否則只有 end() 迭代器會失效。

emplace_back

emplace_back函數(shù)與emplace類似，只不過是在容器末尾就地構(gòu)造元素，其函數(shù)聲明如下：

template<?class...?Args?> void?emplace_back(?Args&&...?args?);?//C++11?起,?C++17?前 template<?class...?Args?> reference?emplace_back(?Args&&...?args?);?//C++17?起,?C++20?前 template<?class...?Args?> constexpr?reference?emplace_back(?Args&&...?args?);?//C++20?起

由于emplace_back是原地構(gòu)造元素，因此其插入效率要高于push_back。

注：如果新的 size()大于 capacity()，那么所有迭代器和引用（包含 end() 迭代器）都會失效。否則只有 end() 迭代器會失效。

pop_back

pop_back函數(shù)的主要作用就是移除末元素，其函數(shù)聲明如下：

void?pop_back();?//C++20?前 constexpr?void?pop_back();?//C++20?起

如果在空容器上調(diào)用pop_back會導(dǎo)致未定義行為。

注：使指向末元素的迭代器和引用，以及end()迭代器失效。

resize

resize函數(shù)的主要作用是改變?nèi)萜髦锌纱鎯υ氐膫€數(shù)，通過該函數(shù)可以重新設(shè)置容器大小，其函數(shù)聲明如下：

/* 該函數(shù)重設(shè)容器的大小為count，在count==size()時不做任何操作。如果當(dāng)前大小大于?count，那么減小容器到它的開頭?count?個元素。如果當(dāng)前大小小于?count，那么后附額外的默認(rèn)插入的元素。 */ void?resize(?size_type?count?);?//C++20?前 constexpr?void?resize(?size_type?count?);?//C++20?起 /* 該函數(shù)重設(shè)容器的大小為count，在count==size()時不做任何操作。如果當(dāng)前大小大于?count，那么減小容器到它的開頭?count?個元素。如果當(dāng)前大小小于?count，那么后附額外的?value?的副本 */ void?resize(?size_type?count,?const?value_type&?value?);?//C++20?前 constexpr?void?resize(?size_type?count,?const?value_type&?value?);?//C++20?起

其具體用法示例如下：

std::vector<int>?c?=?{1,?2,?3}; c.resize(5);?//將其size增加大小到5 //c?=?{1,?2,?3,?0,?0} c.resize(2);?//將其size減少大小到2 //c?=?{1,?2} c.resize(6,?4);?//將其size增加大小到6，填充值為4"; //c?=?{1,?2,?4,?4,?4，4}

swap

swap函數(shù)的主要作用是交換兩個vector容器的內(nèi)容，不在單獨的元素上調(diào)用任何移動、復(fù)制或交換操作。所有迭代器和引用保持有效。end()迭代器會失效。其函數(shù)聲明如下：

void?swap(?vector&?other?);?//C++17?前 void?swap(?vector&?other?)?noexcept();?//C++17?起,?C++20?前 constexpr?void?swap(?vector&?other?)?noexcept();?//C++20?起

其用法示例如下圖所示：

std::vector<int>?a1{1,?2,?3},?a2{4,?5}; auto?it1?=?std::next(a1.begin());?//*it1?=?2? auto?it2?=?std::next(a2.begin());?//*it2?=?5? int&?ref1?=?a1.front();?//ref1?=?1 int&?ref2?=?a2.front();?//ref1?=?4 std::cout?<<*it1?<<?'?'?<<?*it2?<<?'?'?<<?ref1?<<?'?'?<<?ref2?<<?'\n'; //打印結(jié)果為2?5?1?4 a1.swap(a2); //此時a1?=?{4,?5}，a2?=?{1,?2,?3} std::cout?<<*it1?<<?'?'?<<?*it2?<<?'?'?<<?ref1?<<?'?'?<<?ref2?<<?'\n'; //打印結(jié)果仍為2?5?1?4 /*注： ????交換后迭代器與引用保持與原來的元素關(guān)聯(lián)， ????例如盡管?'a1'?中值為?2?的元素被移動到?'a2'?中， ????原來指向它的?it1?仍指向同一元素。*/

2.2 非成員函數(shù)

operator==,!=,<,<=,>,>=,<=>(std::vector)

C++提供operator==,!=,<,<=,>,>=,<=>(std::vector)非成員函數(shù)用來比較兩個vector的大小，相關(guān)函數(shù)及函數(shù)聲明如下：

//1.?== //返回值：在?vector?內(nèi)容相等時返回?true，否則返回?false template<?class?T,?class?Alloc?> bool?operator==(?const?std::vector<T,?Alloc>&?lhs, ?????????????????const?std::vector<T,?Alloc>&?rhs?);?//C++20?前 template<?class?T,?class?Alloc?> constexpr?bool?operator==(?const?std::vector<T,?Alloc>&?lhs, ???????????????????????????const?std::vector<T,?Alloc>&?rhs?);?//C++20?起 //2.?!= //返回值：在?vector?內(nèi)容不相等時返回?true，否則返回?false template<?class?T,?class?Alloc?> bool?operator!=(?const?std::vector<T,?Alloc>&?lhs, ?????????????????const?std::vector<T,?Alloc>&?rhs?);?//C++20?前 //3.?< //返回值：在?lhs?的內(nèi)容按字典序小于?rhs?的內(nèi)容時返回?true，否則返回?false template<?class?T,?class?Alloc?> bool?operator<(?const?std::vector<T,?Alloc>&?lhs, ????????????????const?std::vector<T,?Alloc>&?rhs?);?//C++20?前 //4.?<= //返回值：在?lhs?的內(nèi)容按字典序小于或等于?rhs?的內(nèi)容時返回?true，否則返回?false template<?class?T,?class?Alloc?> bool?operator<=(?const?std::vector<T,?Alloc>&?lhs, ?????????????????const?std::vector<T,?Alloc>&?rhs?);?//C++20?前 //5.?> //返回值：在?lhs?的內(nèi)容按字典序大于?rhs?的內(nèi)容時返回?true，否則返回?false template<?class?T,?class?Alloc?> bool?operator>(?const?std::vector<T,?Alloc>&?lhs, ????????????????const?std::vector<T,?Alloc>&?rhs?);?//C++20?前 //6.?>= //返回值：在?lhs?的內(nèi)容按字典序大于或等于?rhs?的內(nèi)容時返回?true，否則返回?false template<?class?T,?class?Alloc?> bool?operator>=(?const?std::vector<T,?Alloc>&?lhs, ?????????????????const?std::vector<T,?Alloc>&?rhs?);?//C++20?前 //7.?<=> //返回值：lhs?與?rhs?中的首對不等價元素的相對順序，如果有這種元素；否則是?lhs.size()?<=>?rhs.size()。 template<?class?T,?class?Alloc?> constexpr??operator<=>(?const?std::vector<T,?Alloc>&?lhs, ???????????????????????????????????????const?std::vector<T,?Alloc>&?rhs?);?//C++20?起

1,2中會檢查lhs和rhs的內(nèi)容是相等，即他們是否擁有相同數(shù)量的元素且lhs中每個元素與rhs的相同位置元素比較相等。同時函數(shù)中T 必須符合可相等比較 (EqualityComparable) 的要求
3-6中按照字典比較lhs和rhs的內(nèi)容，其內(nèi)部等價于調(diào)用std::lexicographical_compare函數(shù)進(jìn)行比較。同時函數(shù)中T 必須符合[可小于比較 (LessThanComparable) 的要求。
7中也是按字典序比較lhs和rhs的內(nèi)容。其內(nèi)部等價于調(diào)用std::lexicographical_compare_three_way 進(jìn)行比較。返回類型同合成三路比較的結(jié)果類型。其邏輯大致如下：
lhs?<?rhs???std::weak_ordering::less?: rhs?<?lhs???std::weak_ordering::greater?: ????????????std::weak_ordering::equivalent //注：通常情況下less對應(yīng)的是-1，greater對應(yīng)1，equivalent對應(yīng)0
lhs與rhs中的首對不等價元素的相對順序，如果有這種元素；否則是 lhs.size() <=> rhs.size()。

其具體的應(yīng)用示例如下所示：

std::vector<int>?alice{1,?2,?3}; std::vector<int>?bob{7,?8,?9,?10}; std::vector<int>?eve{1,?2,?3}; std::cout?<<?std::boolalpha; //?比較不相等的容器 std::cout?<<?"alice?==?bob?returns?"?<<?(alice?==?bob)?<<?'\n'; std::cout?<<?"alice?!=?bob?returns?"?<<?(alice?!=?bob)?<<?'\n'; std::cout?<<?"alice?<??bob?returns?"?<<?(alice?<?bob)?<<?'\n'; std::cout?<<?"alice?<=?bob?returns?"?<<?(alice?<=?bob)?<<?'\n'; std::cout?<<?"alice?>??bob?returns?"?<<?(alice?>?bob)?<<?'\n'; std::cout?<<?"alice?>=?bob?returns?"?<<?(alice?>=?bob)?<<?'\n'; std::cout?<<?'\n'; //?比較相等的容器 std::cout?<<?"alice?==?eve?returns?"?<<?(alice?==?eve)?<<?'\n'; std::cout?<<?"alice?!=?eve?returns?"?<<?(alice?!=?eve)?<<?'\n'; std::cout?<<?"alice?<??eve?returns?"?<<?(alice?<?eve)?<<?'\n'; std::cout?<<?"alice?<=?eve?returns?"?<<?(alice?<=?eve)?<<?'\n'; std::cout?<<?"alice?>??eve?returns?"?<<?(alice?>?eve)?<<?'\n'; std::cout?<<?"alice?>=?eve?returns?"?<<?(alice?>=?eve)?<<?'\n';

輸出結(jié)果為

alice?==?bob?returns?false alice?!=?bob?returns?true alice?<??bob?returns?true alice?<=?bob?returns?true alice?>??bob?returns?false alice?>=?bob?returns?false ? alice?==?eve?returns?true alice?!=?eve?returns?false alice?<??eve?returns?false alice?<=?eve?returns?true alice?>??eve?returns?false alice?>=?eve?returns?true

std::swap(std::vector)

std::swap(std::vector)函數(shù)是為std::vector特化std::swap 算法。其函數(shù)聲明如下：

template<?class?T,?class?Alloc?> void?swap(?std::vector<T,?Alloc>&?lhs, ???????????std::vector<T,?Alloc>&?rhs?);?//C++11?起,?C++17?前 template<?class?T,?class?Alloc?> void?swap(?std::vector<T,?Alloc>&?lhs, ???????????std::vector<T,?Alloc>&?rhs?)?noexcept();//C++17?起,?C++20?前 template<?class?T,?class?Alloc?> constexpr?void?swap(?std::vector<T,?Alloc>&?lhs, ?????????????????????std::vector<T,?Alloc>&?rhs?)?noexcept();?//C++20?起

交換 lhs 與 rhs 的內(nèi)容。調(diào)用lhs.swap(rhs)。其具體用法如下：

std::vector<int,?3>?a1{1,?2,?3},?a2{4,?5,?6}; auto?it1?=?a1.begin();?//*it1?=?1 auto?it2?=?a2.begin();?//*it2?=?4 int?&ref1?=?a1[1];?//?ref1?=?2 int?&ref2?=?a2[1];?//?ref1?=?5 std::cout?<<?*it1?<<?'?'?<<?*it2?<<?'?'?<<?ref1?<<?'?'?<<?ref2?<<?'\n'; //?打印結(jié)果為1?4?2?5 std::swap(a1,?a2); //?此時a1?=?{4,?5,?6}，a2?=?{1,?2,?3} std::cout?<<?*it1?<<?'?'?<<?*it2?<<?'?'?<<?ref1?<<?'?'?<<?ref2?<<?'\n'; //?打印結(jié)果為4?1?5?2

std::erase, std::erase_if (std::vector)

std::erase, std::erase_if (std::vector)函數(shù)主要用來擦除所有滿足特定判別標(biāo)準(zhǔn)的元素。其函數(shù)聲明如下：

//從容器中擦除所有比較等于?value?的元素 template<?class?T,?class?Alloc,?class?U?> constexpr?typename?std::vector<T,?Alloc>::size_type ????erase(std::vector<T,?Alloc>&?c,?const?U&?value);?//C++20?起 //從容器中擦除所有滿足?pred?的元素 template<?class?T,?class?Alloc,?class?Pred?> constexpr?typename?std::vector<T,?Alloc>::size_type ????erase_if(std::vector<T,?Alloc>&?c,?Pred?pred);?//C++20?起

std::erase(std::vector)從容器中擦除所有比較等于 value 的元素，其返回值為被擦除的元素個數(shù)，其等價于

auto?it?=?std::remove(c.begin(),?c.end(),?value); auto?r?=?std::distance(it,?c.end()); c.erase(it,?c.end()); return?r;

std::erase_if (std::vector)從容器中擦除所有滿足 pred 的元素，其返回值為被擦除的元素個數(shù)，其等價于

auto?it?=?std::remove_if(c.begin(),?c.end(),?pred); auto?r?=?std::distance(it,?c.end()); c.erase(it,?c.end()); return?r;

示例：

std::vector<int>?c{1,?2,?3,?4,?6}; //?擦除c中的值等于3的元素 auto?erased1?=?std::erase(c,?3);?//?erased1?=?1 //?此時c?=?{1,?2,?4,?6} //?擦除c中的偶數(shù) auto?erased2?=?std::erase_if(c,?[](int?n) ?????????????????????????????{?return?n?%?2?==?0;?});?//?erased2?=?3 //?此時c?=?{1}

3. 總結(jié)

vector容器的優(yōu)勢和劣勢：

優(yōu)勢

支持隨機訪問，訪問無開銷，時間恒定。
線性遍歷/搜索。
在容量滿足的情況下，末端插入元素效率高。

劣勢

如果元素類型具有較高的復(fù)制/分配成本，則插入元素速度比較慢。
如果隨之位置插入或擦除占程序的主導(dǎo)地位，程序會變慢。

vector容器在具體的應(yīng)用中需要注意一下幾點：

創(chuàng)建一個新vector

//?值列表初始化:?C++11 vector<int>?v?{0,?1,?2,?3};???//?v?=?{0,?1,?2,?3} //?初始化一個長度為4，所有元素值都為2的vector vector<int>?w?(4,?2)??//?w?=?{2,?2,?2,?2} ?? //?深拷貝，以v初始化vector對象b vector<int>?b?{v};?//?b?=?{0,?1,?2,?3}

vector的size和capacity

size()代表vector中元素的數(shù)量
capacity()代表當(dāng)前vector中可以存儲元素數(shù)量的最大值。

如果在向vector中添加元素之前提前知道元素（大致的）數(shù)量n，及時使用resrve(n)，這樣可以避免在元素插入階段可能產(chǎn)生的不必要內(nèi)存分配和復(fù)制。

插入元素和擦除元素的效率

在末尾插入元素的效率最快，但插入任意位置可能會很慢，因為中間可能涉及到元素的復(fù)制和移動。擦除元素同理。
使用shrink_to_fit()降低內(nèi)存

從vector中擦除元素不會改變其容量，因此未存放的元素的位置對應(yīng)內(nèi)存不會被釋放，如果后續(xù)不需要再使用這些空閑的內(nèi)存，可以使用shrink_to_fit()對該內(nèi)存進(jìn)行釋放，提高內(nèi)存使用效率。

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