C/C++ - 容器vector

目录

容器特性

构造函数

默认构造函数

填充构造函数

范围构造函数

拷贝构造函数

内存布局

大小函数

size() 函数

capacity() 函数

empty() 函数

resize() 函数

增加函数

push_back(const T& value)

emplace_back(Args&&... args)

push_back和emplace_back

iterator

insert(iterator position, const T& value)

insert(iterator position, size_type n, const T& val)

insert( position, InputIterator first, InputIterator last)

删除函数

pop_back()

erase(iterator position)

erase(iterator first, iterator last)

clear()

修改函数

使用下标操作符[]

使用at()​​成员函数

使用迭代器

使用front()​​和back()​​成员函数

查找函数

std::find

std::find_if

容器特性

  • C++ 中的 vector 容器是一个动态数组，它提供了一种能够在运行时调整大小的数组结构。它属于标准模板库（STL）的一部分，定义在 <vector>​​​​​ 头文件中。

  • vector容器特性

    • 动态大小: vector 容器可以在运行时动态调整大小，可以根据需要自动增长或缩小。这使得在不知道需要存储多少元素的情况下使用 vector 变得更加灵活。
    • 连续存储: vector 容器的元素在内存中是连续存储的，这使得元素的访问更加高效。
    • 动态添加和删除: vector 容器提供了在任意位置插入和删除元素的方法。这使得在向量的任意位置进行插入、删除和修改操作变得容易。
    • 随机访问: 可以通过索引直接访问 vector 容器中的元素，这使得在需要快速访问元素的场景中非常有用。
    • 自动内存管理: vector 容器自动管理内存分配和释放，无需手动处理内存分配和释放的细节。当向量的大小超过当前分配的内存时，它会自动重新分配更大的内存来容纳更多的元素。

构造函数

  • 默认构造函数

    • 函数：默认构造函数

    • 用途：创建一个空的 std::vector​​ 容器。

    • 语法：std::vector<T> vec;​​

    • 返回值：无

      
#include <vector>
#include <iostream>int main() {std::vector<int> vec;std::cout << "Vector size: " << vec.size() << std::endl;return 0;
}

  • 填充构造函数

    • 函数：填充构造函数

    • 用途：创建一个具有特定大小的 std::vector​​，每个元素都初始化为传入的值。

    • 语法：std::vector<T> vec(n, value);​​

    • 返回值：无

      
#include <vector>
#include <iostream>int main() {std::vector<int> vec(5, 10); // 创建一个大小为5的vector，每个元素都是10for(int i : vec) {std::cout << i << ' ';}return 0;
}

  • 范围构造函数

    • 函数：范围构造函数

    • 用途：根据另一个容器或数组的范围创建一个 std::vector​​。

    • 语法：std::vector<T> vec(first, last);​​

    • 返回值：无

      
#include <vector>
#include <iostream>int main() {int array[] = {1, 2, 3, 4, 5};std::vector<int> vec(array, array + 5); // 从数组创建vectorfor(int i : vec) {std::cout << i << ' ';}return 0;
}

  • 拷贝构造函数

    • 函数：拷贝构造函数

    • 用途：创建一个新的 std::vector​​，作为另一个 std::vector​​ 的副本。

    • 语法：std::vector<T> vec(otherVector);​​

    • 返回值：无

      
#include <vector>
#include <iostream>int main() {std::vector<int> originalVec = {1, 2, 3, 4, 5};std::vector<int> vec(originalVec); // 使用originalVec创建vecfor(int i : vec) {std::cout << i << ' ';}return 0;
}

  • 移动构造函数 (C++11 及以后)

    • 函数：移动构造函数

    • 用途：通过移动另一个 std::vector​​ 的资源（而不是拷贝）来创建一个新的 std::vector​​。

    • 语法：std::vector<T> vec(std::move(otherVector));​​

    • 返回值：无

      
#include <vector>
#include <iostream>int main() {std::vector<int> originalVec = {1, 2, 3, 4, 5};std::vector<int> vec(std::move(originalVec)); // 移动构造std::cout << "originalVec size: " << originalVec.size() << std::endl;std::cout << "vec size: " << vec.size() << std::endl;for(int i : vec) {std::cout << i << ' ';}return 0;
}

  • 内存布局

    • 开始指针（start）: 指向数组的起始位置。
    • 结束指针（end）: 指向数组最后一个元素之后的位置，用于迭代和确定大小。
    • 容量末尾指针（end of storage）: 指向分配的内存块末尾之后的位置，用于确定是否需要重新分配。
    • ​​

大小函数

  • 大小函数

    • size() 函数

      • 用途：size()​​​​​函数用来返回vector​​​​​中当前存储的元素数量。
      • 语法：size_type size() const;​​​​​
      • 返回值：返回vector​​​​​当前包含的元素个数，类型为size_type​​​​​，这通常是一个无符号整型值。

    • capacity() 函数

      • 用途：虽然capacity()​​​​​并非直接用于获取vector​​​​​的“大小”，它用来返回vector​​​​​在重新分配内存之前能够存储的元素数量。这是vector​​​​​预分配的内存大小。
      • 语法：size_type capacity() const noexcept;​​​​​
      • 返回值：返回vector​​​​​在不进行内存重新分配的情况下能存储的最大元素数量。

    • empty() 函数

      • 用途：empty()​​​​​函数用来检查vector​​​​​是否为空，即是否不包含任何元素。
      • 语法：bool empty() const noexcept;​​​​​
      • 返回值：如果vector​​​​​为空则返回true​​​​​，否则返回false​​​​​。

    • resize() 函数

      • 用途：resize()​​​​​函数用来改变vector​​​​​的大小，即改变其包含的元素数量。如果新大小大于当前大小，会在vector​​​​​的末尾添加默认初始化的元素。如果新大小小于当前大小，则末尾的元素会被丢弃。
      • 语法：void resize(size_type n);​​​​​
      • 参数：n​​​​​是新的大小。

增加函数

  • push_back(const T& value)

    • 用途：将一个新元素添加到vector​​​​的末尾。
    • 语法：void push_back(const T& value);​​​​
    • 返回值：无。

  • emplace_back(Args&&... args)

    • 用途：在vector​​​​的末尾构造一个新元素，可以避免额外的复制或移动操作。
    • 语法：void emplace_back(Args&&... args);​​​​
    • 返回值：无
    • #include <iostream>
#include <vector>class Person
{
public:Person(const char* name, int nAge){m_Name = name;m_Age = nAge;}const char* m_Name;int m_Age;
};int main()
{std::vector<Person> vec;Person p1("Tom", 18);vec.push_back(p1);//Error -> obj//vec.push_back("Tom", 1);vec.emplace_back("0xCC", 18);return 0;
}

  • push_back和emplace_back

    • ​push_back​​​函数将元素添加到容器的末尾。当使用push_back​​​时，它会将传入的元素作为参数，首先在容器外部构造这个元素，然后将该元素复制（或移动，如果支持移动语义）到容器中。这意味着如果元素类型是类类型，这个过程可能涉及到调用拷贝构造函数或移动构造函数。
    • ​emplace_back​​​函数也是向容器末尾添加元素，但它的工作方式略有不同。emplace_back​​​会直接在容器的末尾就地构造元素，避免了额外的拷贝或移动操作。这是通过接受构造函数参数而不是元素本身，然后使用这些参数直接在容器的存储空间中构造元素来实现的。这意味着emplace_back​​​可以提供更好的性能，特别是对于复杂对象。

  • iterator

    • #include <iostream>
#include <vector>int main()
{std::vector<int> vec = { 1,2,3,4,5 };for (auto i = vec.begin(); i != vec.end(); i++){std::cout << *i << std::endl;}return 0;
}
    • ​​

  • insert(iterator position, const T& value)

    • 用途：在vector​​​​的指定位置之前插入一个新元素。
    • 语法：iterator insert(iterator position, const T& value);​​​​
    • 返回值：指向新插入元素的迭代器。

  • insert(iterator position, size_type n, const T& val)

    • 用途：在指定位置插入n​​​​个val​​​​元素。
    • 语法：void insert(iterator position, size_type n, const T& val);​​​​
    • 返回值：无。

  • insert( position, InputIterator first, InputIterator last)

    • 用途：在指定位置插入另一个容器[first, last)​​​​区间的所有元素。
    • 语法：void insert(iterator position, InputIterator first, InputIterator last);​​​​
    • 返回值：无。
    • #include <iostream>
#include <vector>int main()
{std::vector<int> vec = { 1,2,3,4,5 };std::vector<int> vec1 = { 11,22,33,44,55 };//头部插入元素vec.insert(vec.begin(), 0);//尾部插入元素vec.insert(vec.end(), 5, 0xCC);//指定插入元素vec.insert(vec.begin() + 2, 3);//插入指定容器vec.insert(vec.begin(), vec1.begin(), vec1.end());return 0;
}

删除函数

  • pop_back()

    • 用途：删除vector​​​末尾的元素。
    • 语法：void pop_back();​​​
    • 返回值：无。
    • #include <iostream>
#include <vector>int main()
{std::vector<int> vec = { 1,2,3,4,5 };vec.pop_back();return 0;
}
    • ​​

  • erase(iterator position)

    • 用途：删除vector​​​中指定位置的元素。
    • 语法：iterator erase(iterator position);​​​
    • 返回值：指向被删除元素之后元素的迭代器。
    • #include <iostream>
#include <vector>int main()
{std::vector<int> vec = { 1,2,3,4,5 };vec.erase(vec.begin() + 1);return 0;
}
    • ​​

  • erase(iterator first, iterator last)

    • 用途：删除vector​​​中从first​​​到last​​​（不包括last​​​）区间内的所有元素。
    • 语法：iterator erase(iterator first, iterator last);​​​
    • 返回值：指向last​​​元素之前被删除的第一个元素之后元素的迭代器。
    • #include <iostream>
#include <vector>int main()
{std::vector<int> vec = { 1,2,3,4,5 };vec.erase(vec.begin() + 1, vec.end());return 0;
}
    • ​​

  • clear()

    • 用途：删除vector​​​中的所有元素，但不改变其容量。
    • 语法：void clear();​​​
    • 返回值：无。
    • #include <iostream>
#include <vector>int main()
{std::vector<int> vec = { 1,2,3,4,5 };vec.clear();return 0;
}

修改函数

  • 使用下标操作符[]

    • 用法：通过元素的索引来访问并修改vector​​​中的元素。
    • 语法：vector[index] = newValue;​​​
    • 返回值：无。
    • #include <iostream>
#include <vector>int main()
{std::vector<int> vec = { 1,2,3,4,5 };vec[1] = 22;for (auto i : vec){std::cout << i << std::endl;}return 0;
}

  • 使用at()​​成员函数

    • 用法：通过元素的索引来访问并修改vector​​​中的元素，同时进行边界检查。
    • 语法：vector.at(index) = newValue;​​​
    • 返回值：引用到指定元素的引用。
    • #include <iostream>
#include <vector>int main()
{std::vector<int> vec = { 1,2,3,4,5 };vec.at(2) = 222;for (auto i : vec){std::cout << i << std::endl;}return 0;
}

  • 使用迭代器

    • 用法：通过迭代器来访问并修改vector​​​中的元素。
    • 语法：*iterator = newValue;​​​
    • 返回值：无。
    • #include <iostream>
#include <vector>int main()
{std::vector<int> vec = { 1,2,3,4,5 };auto iter = vec.begin() + 3;*iter = 333;for (auto i : vec){std::cout << i << std::endl;}return 0;
}

  • 使用front()​​和back()​​成员函数

    • 用法：修改vector​​​中的第一个元素或最后一个元素的值。

    • 语法：

      • ​vector.front() = newValue;​​​ 修改第一个元素的值。
      • ​vector.back() = newValue;​​​ 修改最后一个元素的值。

    • 返回值：分别是第一个元素和最后一个元素的引用。

    • #include <iostream>
#include <vector>int main()
{std::vector<int> vec = { 1,2,3,4,5 };vec.front() = 111;vec.back() = 555;for (auto i : vec){std::cout << i << std::endl;}return 0;
}

查找函数

  • std::find

    • 用途：用于在给定的范围内查找一个特定的值。

    • 语法：std::find(Iterator first, Iterator last, const T& value);​​

      • ​first​​和last​​是定义查找范围的迭代器。
      • ​value​​是要查找的值。

    • 返回值：如果找到，则返回一个指向首次出现该值的迭代器；如果未找到，则返回last​​（结束迭代器）。

    • #include <iostream>
#include <vector>int main()
{std::vector<int> vec = { 2,4,5,6,8 };auto iter = std::find(vec.begin(), vec.end(), 6);if (iter != vec.end()){std::cout << *iter << std::endl;}return 0;
}

  • std::find_if

    • 用途：根据一个谓词查找范围内的第一个满足条件的元素。

    • 语法：std::find_if(Iterator first, Iterator last, UnaryPredicate pred);​​

      • ​first​​和last​​是定义查找范围的迭代器。

      • ​pred​​是一个一元谓词，用于测试每个元素是否满足条件。

        • 在C++中，谓词（Predicate）是指一个函数或者函数对象（包括lambda表达式），它接收一定的输入并返回一个布尔值。这个布尔值通常用于表示某个条件是否满足。
        • 一元谓词是一种只接受一个参数的函数或函数对象。
        • 二元谓词则接受两个参数。它通常用于比较这两个参数之间的关系，比如在排序算法中定义排序准则。

    • 返回值：如果找到，则返回一个指向首次满足条件的元素的迭代器；如果未找到，则返回last​​。

    • #include <iostream>
#include <vector>bool isNum(int x)
{return x % 2 != 0;
}int main()
{std::vector<int> vec = { 2,4,5,6,8 };auto iter = std::find_if(vec.begin(), vec.end(), isNum);if (iter != vec.end()){std::cout << *iter << std::endl;}return 0;
}

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