C++ vector容器函数使用范例-猿码集

1. vector的概念及优势

在C++语言中，容器是一种数据结构，主要用于存储多个数据元素。而vector是C++ STL提供的容器之一，它能够方便的管理一个动态大小的数组。对于需要动态管理大小的数据集合，vector是一个非常有用的选择。

相比于静态数组，vector的优势在于：

动态分配内存，可以自动增加和缩小数组的大小

支持随机访问，像数组一样可以通过下标访问

支持高效的插入和删除操作，不会造成数据的大量移动

在内存的空间方面，vector是连续的存储空间，可以更好的利用CPU缓存，提高程序性能

2. vector的创建

创建一个vector最基本的方法，是通过声明一个vector对象。下面是创建一个空的vector对象：


#include <vector>
using namespace std;
vector<int> a; // 创建一个空的vector对象a

上述代码中，通过vector<int>定义了一个整型的vector。vector的类型可以是任何类型，包括C++内置的数据类型和用户自定义的类型。可以看到，vector的头文件是<vector>。

2.1 通过初始化列表创建vector

vector可以通过初始化列表来创建。下面的代码展示了一个vector对象的总体结构和一个具有初始化数据的vector对象。


#include <vector>
using namespace std;
int main() {
  vector<int> a = {1, 2, 3};
  return 0;
}

在上述代码中，vector对象a被初始化为{1, 2, 3}。当初始化数据不止一个时，可以用逗号分隔。在初始化的时候，vector会根据初始化数据的大小调整动态数组的大小。

需要注意的是，如果初始化数据太多，初次分配比较大的内存，可能造成大量空间的浪费。此时，可以使用reserve()函数来控制vector的容量大小，如下所示：


vector<int> a;
a.reserve(10); // 控制vector的容量最小为10

2.2 通过迭代器创建vector

vector可以通过迭代器创建。迭代器是指向数组中单个元素的指针或引用。vector中的迭代器是一种随机访问迭代器，可以通过下标访问数组元素。下面的代码演示了如何通过迭代器创建一个vector：


#include <vector>
using namespace std;
int main() {
  int a[] = {1, 2, 3};
  vector<int> b(a, a + 3);
  return 0;
}

上述代码中，使用了迭代器初始化vector，第一个参数是指向数组中第一个元素的迭代器即数组的首地址，第二个参数是指向最后一个元素下一个位置的迭代器，即数组末尾后面的位置。由此，可以构造一个[a,b)左闭右开区间来初始化vector。在上面的代码中，a是数组地址，a+3是a中第4个元素的地址。

3. vector的基本操作

3.1 vector的大小和容量

vector有两个重要的指标：大小和容量。vector大小是指容器中元素的数量，而容量（capacity）是指容器中可以存储的元素的数量。

对于一个vector，其实质容量（实际分配内存的大小）和当前容量（可用内存的大小）并不相同。当vector存储的元素个数达到了容量大小时，vector会重新分配内存并将元素复制到重新分配的内存中并构造新的元素。为了提高性能，vector往往超过当前大小分配一些额外的内存。

3.2 向vector中添加元素

vector提供了两个主要的添加元素的函数：push_back()和emplace_back()。下面我们来逐一介绍。

3.2.1 push_back()

push_back()是向vector中添加元素最常用的方法。它接受一个常量引用作为参数，将该值添加到vector的尾部。下面是一个例子。


vector<int> a;
a.push_back(1);
a.push_back(2);
a.push_back(3);

上述代码创建了一个空的vector对象a，并依次向其中添加了三个元素。

3.2.2 emplace_back()

emplace_back()是C++11添加的新函数，与push_back()相比，它有一些额外的优势。emplace_back()直接构造元素，而push_back()则是将构造函数的参数作为副本放入vector中。

因为这些附加开销，emplace_back()比push_back()稍微快一点，并且更加优化内存使用。下面是一个使用emplace_back()的示例：


struct Foo {
  int x;
  double y;
  string z;
  Foo(int x, double y, const string& z) : x(x), y(y), z(z) {}
};
vector<Foo> b;
b.emplace_back(1, 2.0, "Hello world!");

上述代码初始化了一个包含三个不同类型成员的结构体Foo，然后构造了一个vector b。使用emplace_back()函数将一个Foo对象添加到vector中。该函数以整数、双精度浮点数和字符串作为参数。

3.3 删除vector中的元素

vector同样也提供了两个主要的函数用于删除元素：pop_back()和erase()。下面我们逐一介绍。

3.3.1 pop_back()

pop_back()函数用于删除vector中的最后一个元素，也就是尾部的元素。下面是一个例子。


vector<int> a;
a.push_back(1);
a.push_back(2);
a.push_back(3);
a.pop_back(); // 删除最后一个元素

上述代码演示了如何使用pop_back()函数实现删除vector中的元素。

3.3.2 erase()

erase()函数用于删除vector中指定位置的元素。下面是一个例子。


vector<int> a;
a.push_back(1);
a.push_back(2);
a.push_back(3);
a.erase(a.begin() + 1); // 删除第二个元素

上述代码演示了如何使用erase()函数删除vector中的指定元素。在这个例子中，我们指定删除第二个元素。由于vector中的元素在内存中是连续存储的，所以vector可以非常高效地执行erase()操作。

3.4 vector的遍历

vector是顺序容器，它具有随机访问的能力，可以像数组一样通过下标访问元素。下面是一个vector的遍历示例：


vector<int> a;
a.push_back(1);
a.push_back(2);
a.push_back(3);
for (int i = 0; i < a.size(); ++i) {
  cout << a[i] << endl;
}

遍历vector的起始位置是0，结束位置为a.size() - 1。这个遍历方式非常简单，但是需要遍历完整个vector，所以它的时间复杂度是O(n)。

4. 总结

本文介绍了如何使用C++ STL的vector容器。vector是一个非常有用的容器，可以动态管理数组的大小并支持高效的随机访问、插入和删除操作。本文详细介绍了vector的创建、添加元素、删除元素以及遍历vector等操作。通过这篇文章，相信读者已经对vector容器有一个比较完整的了解，可以快速在实际开发中使用vector。最后，需要注意的是，vector有固定的初始化方法和常用的操作函数，根据实际开发需要，选择适当的操作方式和函数使用。

C++ vector容器函数使用范例