C++之vector容器的的声明初始化和增删改查

C++vector容器

C++中有两种类型的容器：顺序容器和关联容器。

顺序容器主要有vector、list、deque等。其中vector表示一段连续的内存，基于数组实现，list表示非连续的内存，基于链表实现，deque与vector类似，但是对首元素提供插入和删除的双向支持。

关联容器主要有map和set。map是key-value形式，set是单值。map和set只能存放唯一的key，multimap和multiset可以存放多个相同的key。

容器类自动申请和释放内存，因此无需new和delete操作。

一、STL的基本概念

STL（Standard Template Library）标准模板库大体上分为六大组件，分别为容器，算法，迭代器，仿函数，适配器和空间配置器，其中最重要的是容器，算法和迭代器，容器和算法之间通过迭代器无缝连接。

容器：各种数据结构，比如vector，list，deque，set，map等，用来存放数据；

算法：各种常用的算法，比如sort，find，copy，for_each等；

迭代器：提供一种方法，能够依序寻访某个容器所含的各个元素，每个容器都有自己专属的迭代器。迭代器的使用非常类似于指针，可以将迭代器作为指针来理解。

二、vector容器的声明和初始化

vector<T> v; // T代表模板，可以是任意的数据类型比如int，char，string等
vector<T> Name(v.begin(), v.end()); // 将[v.begin(), v.end)之间的元素赋值创建的Name容器
vector<T> Name(n, elem); // 将Name初始化为包含10个elem值的容器
vector<T> Name(v); // 拷贝构造函数，将容器v赋值给容器Name

三、vector容器的增删改查

/***********************增加元素****************************/
push_back(elem); // vector尾部插入元素elem
insert(const_iterator, elem); // 在迭代器指向的位置插入元素elem

/***********************删除元素****************************/
pop_vack();   // 删除vector最后一个元素
erase(const_iterator); // 删除迭代器指向位置的元素
erase(const_iterator start, const_iterator_end); // 删除迭代器start和end之间所有的元素
clear(); // 删除vector之间的所有元素

/***********************访问元素****************************/
for(vector<int>::iterator it=v.begin(); it!=v.end(); it++) //it是vector<int>的迭代器，可以理解为指向容器内元素的指针
for(auto it=v.begin(); it!=v.end(); it++) // 通过auto自动推理出it的类型
for(auto sub_v : v) // 增强型for循环，直接通过底层的迭代器访问容器内元素
for(int i=0; i<v.size(); i++) // 普通for循环，i表示元素的下标，可以与数组一样通过"v[i]"来访问，或者"v.at(int i)"

四、vector容器的特点

vector数据结构类似于数组，但是与普通数组不同的是：vector容器可以动态扩展，但是vector并不是在原空间之后续接新的空间，而是寻找更大的内存空间然后将元数据拷贝到新的空间，之后再释放原空间。

但是每次vector扩展空间之后都会多预留一部分空间，当新增的元素个数不超过预留的空间时，便可以直接续接在原vector后面。

vector中使用size()函数来计算容器内元素的个数，而capacity()函数则返回容器的容量。元素个数相当于vector内实际存储的数据个数，而容器的容量则代表容器开辟的内存空间个数，因此容量>=元素个数。

下面我们来通过一段代码来理解一下上述的内容：

vector<int>test;
int* p = nullptr;
int count=0;
for(int i=0; i<10; i++){
    test.push_back(i); // 通过push_back的方式存入数据，理论上每push_back一次，vector便复制一次
    if(p != &test[0]){ // 如果容器进行了复制，那么首地址必然会变，记录下首地址的变化次数，便得到复制次数
        p = &test[0];
        count++;
    }
}
cout << "vector 复制的次数：" << count << endl; // 输出复制次数
cout << "vector 的容量：" << test.capacity() << endl; // 输出vector的容量
cout << "vector 的元素个数：" << test.size() << endl;   // 输出vector的元素个数
/************************输出结果***********************/
vector 复制的次数：7 // 可以看出vector只复制了7次，可以判断每次vector在复制时预留了空间
vector 的容量：13  //  此时，vector中有13个位置，比元素个数多3个，即为预留的空间
vector 的元素个数：10 // 正儿八经的元素个数

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