文章参考：https://blog.csdn.net/xi_niuniu/article/details/47060043

文章参考：http://c.biancheng.net/view/6749.html

概述

vector 容器是STL中最常用的容器之一，它和 array 容器非常类似，都可以看做是对 C++普通数组的“升级版”。不同之处在于，array 实现的是静态数组（容量固定的数组），而 vector 实现的是一个动态数组，即可以进行元素的插入和删除，在此过程中，vector 会动态调整所占用的内存空间，整个过程无需人工干预。跟任意其它类型容器一样，它能够存放各种类型的对象。可以简单的认为，向量是一个能够存放任意类型的动态数组。

Vector特性

1.顺序序列

顺序容器中的元素按照严格的线性顺序排序。可以通过元素在序列中的位置访问对应的元素。

2.动态数组

支持对序列中的任意元素进行快速直接访问，甚至可以通过指针算述进行该操作。提供了在序列末尾相对快速地添加/删除元素的操作。

3.能够感知内存分配器的（Allocator-aware）

容器使用一个内存分配器对象来动态地处理它的存储需求。

Vector基本函数

1.构造函数

  • vector():创建一个空vector

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    std::vector<double> values;

    注意，这是一个空的 vector 容器，因为容器中没有元素，所以没有为其分配空间。当添加第一个元素（比如使用 push_back() 函数）时，vector 会自动分配内存。

    在创建好空容器的基础上，还可以像下面这样通过调用 reserve() 成员函数来增加容器的容量：

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    values.reserve(20);

这样就设置了容器的内存分配，即至少可以容纳 20 个元素。注意，如果 vector 的容量在执行此语句之前，已经大于或等于 20 个元素，那么这条语句什么也不做；另外，调用 reserve() 不会影响已存储的元素，也不会生成任何元素，即 values 容器内此时仍然没有任何元素。

还需注意的是，如果调用 reserve() 来增加容器容量，之前创建好的任何迭代器（例如开始迭代器和结束迭代器）都可能会失效，这是因为，为了增加容器的容量，vector<T> 容器的元素可能已经被复制或移到了新的内存地址。所以后续再使用这些迭代器时，最好重新生成一下。

  • vector(int nSize):创建一个vector,元素个数为nSize

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    std::vector<double> values(20);

如此，values 容器开始时就有 20 个元素，它们的默认初始值都为 0。

注意，圆括号 () 和大括号 {} 是有区别的，前者（例如 (20) ）表示元素的个数，而后者（例如 {20} ） 则表示 vector 容器中只有一个元素 20。

如果不想用 0 作为默认值，也可以指定一个其它值，例如：

  • vector(int nSize,const t& t):创建一个vector，元素个数为nSize,且值均为t
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std::vector<double> values(20, 1.0);
// 值得一提的是，圆括号 () 中的 2 个参数，既可以是常量，也可以用变量来表示，例如：
int num=20;
double value =1.0;
std::vector<double> values(num, value);

第二个参数指定了所有元素的初始值，因此这 20 个元素的值都是 1.0。

  • vector(const vector&):复制构造函数
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std::vector<char>value1(5, 'c');
std::vector<char>value2(value1);
  • vector(begin,end) 复制[begin,end)区间内另一个数组的元素到vector中
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int array[]={1,2,3};
std::vector<int>values(array, array+2);//values 将保存{1,2}
std::vector<int>value1{1,2,3,4,5};
std::vector<int>value2(std::begin(value1),std::begin(value1)+3);// value2保存{1,2,3} value2 容器中就包含了 {1,2,3} 这 3 个元素。

2.增加函数

  • void push_back(const T& x):向量尾部增加一个元素X
  • iterator insert(iterator it,const T& x):向量中迭代器指向元素前增加一个元素x
  • iterator insert(iterator it,int n,const T& x):向量中迭代器指向元素前增加n个相同的元素x
  • iterator insert(iterator it,const_iterator first,const_iterator last):向量中迭代器指向元素前插入另一个相同类型向量的[first,last)间的数据

3.删除函数

  • iterator erase(iterator it):删除向量中迭代器指向元素
  • iterator erase(iterator first,iterator last):删除向量中[first,last)中元素
  • void pop_back():删除向量中最后一个元素
  • void clear():清空向量中所有元素

4.遍历函数

  • reference at(int pos):返回pos位置元素的引用
  • reference front():返回首元素的引用
  • reference back():返回尾元素的引用
  • iterator begin():返回向量头指针，指向第一个元素
  • iterator end():返回向量尾指针，指向向量最后一个元素的下一个位置
  • reverse_iterator rbegin():反向迭代器，指向最后一个元素
  • reverse_iterator rend():反向迭代器，指向第一个元素之前的位置

5.判断函数

  • bool empty() const:判断向量是否为空，若为空，则向量中无元素

6.大小函数

  • int size() const:返回向量中元素的个数
  • int capacity() const:返回当前向量所能容纳的最大元素值
  • int max_size() const:返回最大可允许的vector元素数量值

7.其他函数

  • void swap(vector&):交换两个同类型向量的数据
  • void assign(int n,const T& x):设置向量中前n个元素的值为x
  • void assign(const_iterator first,const_iterator last):向量中[first,last)中元素设置成当前向量元素

vector成员函数

相比 array 容器，vector 提供了更多了成员函数供我们使用，它们各自的功能如表 1 所示。

函数成员 函数功能
begin() 返回指向容器中第一个元素的迭代器。
end() 返回指向容器最后一个元素所在位置后一个位置的迭代器，通常和 begin() 结合使用。
rbegin() 返回指向最后一个元素的迭代器。
rend() 返回指向第一个元素所在位置前一个位置的迭代器。
cbegin() 和 begin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改元素。
cend() 和 end() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改元素。
crbegin() 和 rbegin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改元素。
crend() 和 rend() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改元素。
size() 返回实际元素个数。
max_size() 返回元素个数的最大值。这通常是一个很大的值，一般是 232-1，所以我们很少会用到这个函数。
resize() 改变实际元素的个数。
capacity() 返回当前容量。
empty() 判断容器中是否有元素，若无元素，则返回 true；反之，返回 false。
reserve() 增加容器的容量。
shrink _to_fit() 将内存减少到等于当前元素实际所使用的大小。
operator[ ] 重载了 [ ] 运算符，可以向访问数组中元素那样，通过下标即可访问甚至修改 vector 容器中的元素。
at() 使用经过边界检查的索引访问元素。
front() 返回第一个元素的引用。
back() 返回最后一个元素的引用。
data() 返回指向容器中第一个元素的指针。
assign() 用新元素替换原有内容。
push_back() 在序列的尾部添加一个元素。
pop_back() 移出序列尾部的元素。
insert() 在指定的位置插入一个或多个元素。
erase() 移出一个元素或一段元素。
clear() 移出所有的元素，容器大小变为 0。
swap() 交换两个容器的所有元素。
emplace() 在指定的位置直接生成一个元素。
emplace_back() 在序列尾部生成一个元素。

除此之外，C++ 11 标准库还新增加了 begin() 和 end() 这 2 个函数，和 vector 容器包含的 begin() 和 end() 成员函数不同，标准库提供的这 2 个函数的操作对象，既可以是容器，还可以是普通数组。当操作对象是容器时，它和容器包含的 begin() 和 end() 成员函数的功能完全相同；如果操作对象是普通数组，则 begin() 函数返回的是指向数组第一个元素的指针，同样 end() 返回指向数组中最后一个元素之后一个位置的指针（注意不是最后一个元素）。

vector 容器还有一个 std::swap(x , y) 非成员函数（其中 x 和 y 是存储相同类型元素的 vector 容器），它和 swap() 成员函数的功能完全相同，仅使用语法上有差异。

Vector源码

​ 文章参考：https://blog.csdn.net/weixin_52244492/article/details/124725541

​ 基本上， STL ⾥⾯所有的容器的源码都包含⾄少三个部分：

  1. 迭代器，遍历容器的元素，控制容器空间的边界和元素的移动；

     2. 构造函数，满⾜容器的多种初始化；
 2. 属性的获取，⽐如 begin()，end()等；

迭代器：

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template <class T, class Alloc = alloc>
class vector {
public:
	// 定义 vector ⾃身的嵌套型别
    typedef T value_type;
    typedef value_type* pointer;
	typedef const value_type* const_pointer;
	// 定义迭代器, 这⾥就只是⼀个普通的指针
	typedef value_type* iterator;
	typedef const value_type* const_iterator;
	typedef value_type& reference;
	typedef const value_type& const_reference;
	typedef size_t size_type;
	typedef ptrdiff_t difference_type;
	...
protected:
	typedef simple_alloc<value_type, Alloc> data_allocator; // 设置其空间配置器
	iterator start; // 当前使⽤空间的头
	iterator finish; // 当前使⽤空间的尾
	iterator end_of_storage; // 当前可⽤空间的尾
	...
};

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Vector使用总结

优点：

​ 在内存中分配⼀块连续的内存空间进⾏存，可以像数组⼀样操作，动态扩容。
​ 随机访问⽅便，⽀持下标访问和vector.at()操作。
​ 节省空间。

缺点：

​ 由于其顺序存储的特性，vector 插⼊删除操作的时间复杂度是 O(n)。
​ 只能在末端进⾏pop和push。
​ 当动态⻓度超过默认分配⼤⼩后，要整体重新分配、拷⻉和释放空间。
​ vector的缺点也很明显, 在频率较⾼的插⼊和删除时效率就太低了
​ vector 的成员函数都不做边界检查 (at ⽅法会抛异常) ，使⽤者要⾃⼰确保迭代器和索引值的合法性