vector容器

一 vector容器基本概念

        vector的数据安排以及操作方式，与array非常相似，两者的唯一差别在于空间的运用的灵活性。Array是静态空间，一旦配置了就不能改变，要换大一点或者小一点的空间，可以，一切琐碎得由自己来，首先配置一块新的空间，然后将旧空间的数据搬往新空间，再释放原来的空间。Vector是动态空间，随着元素的加入，它的内部机制会自动扩充空间以容纳新元素。因此vector的运用对于内存的合理利用与运用的灵活性有很大的帮助，我们再也不必害怕空间不足而一开始就要求一个大块头的array了。

        Vector的实现技术，关键在于其对大小的控制以及重新配置时的数据移动效率，一旦vector旧空间满了，如果客户每新增一个元素，vector内部只是扩充一个元素的空间，实为不智，因为所谓的扩充空间(不论多大)，一如刚所说，是”配置新空间-数据移动-释放旧空间”的大工程,时间成本很高，应该加入某种未雨绸缪的考虑，稍后我们便可以看到vector的空间配置策略。

二 vector常用API操作

2.1 默认构造

底层：

vector<T> v; //采用模板实现类实现，默认构造函数
vector(v.begin(), v.end());//将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
vector(n, elem);//构造函数将n个elem拷贝给本身。
vector(const vector &vec);//拷贝构造函数。
 
//例子 使用第二个构造函数 我们可以...
int arr[] = {2,3,4,1,9};
vector<int> v1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int)); 

示例代码：

void num_1(vector<int> &v)   //打印函数
{
    for (vector<int>::iterator a = v.begin(); a != v.end();a++)
    {
        cout << (*a) << endl;
      
    }
}
 
int main(void)
{
    vector<int> v1;
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(3);
    v1.push_back(4);
 
    vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());       
    num_1(v2);
 
    vector<int> v3(3, 10);   //3个10
    num_1(v3);
 
    vector<int> v4(v3);     //复制
    num_1(v4);

2.2 vector常用赋值操作

底层：

assign(v1.begin(), v1.end());//将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
assign(n, elem);//将n个elem拷贝赋值给本身。
vector& operator=(const vector  &vec);//重载等号操作符
swap(vec);// 将vec与本身的元素互换。

示例代码：

void num_1(vector<int> &v)    //打印函数
{
    for (vector<int>::iterator a = v.begin(); a != v.end();a++)
    {
        cout << (*a) << endl;
      
    }
    cout << endl;
}
 
int main(void)
{
    vector<int> v1;
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(3);
    v1.push_back(4);
 
    vector<int> v2;
    v2.assign(v1.begin(), v1.end());  //初始化v1.begin()到v1.end()之间的所有值
    num_1(v2);
 
    vector<int> v3;
    v3.assign(3, 7);   //3个7
    num_1(v3);
 
    vector<int> v4;
    v4 = v3;         //赋值，底层有 = 号重载
    num_1(v4);
 
    v1.swap(v4);         // swap  互换
    num_1(v1);
    num_1(v4);

2.3 vector大小操作

底层：

size();//返回容器中元素的个数
empty();//判断容器是否为空
resize(int num);//重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
resize(int num, elem);//重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长>度的元素被删除。
capacity();//容器的容量
reserve(int len);//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。

示例代码：

void num_1(vector<int> &v)    //打印函数
{
    for (vector<int>::iterator a = v.begin(); a != v.end();a++)
    {
        cout << (*a) << endl;
      
    }
    cout << endl;
}
 
int main(void)
{
    vector<int> v1;
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(3);
    v1.push_back(4);
 
    if(v1.empty())       //判断大小
    {
        cout << "为空" << endl;
    }
    else{
        cout << "v1多大:" << v1.size() << endl;
    }
 
    v1.resize(10,2);      //给10个空间，多的为2，第二给值不写则默认为0；
    num_1(v1);
 
    v1.resize(3);        //给3个空间，多出来的截掉
    num_1(v1);

2.4 vector数据存取操作

底层：

at(int idx); //返回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range异常。
operator[];//返回索引idx所指的数据，越界时，运行直接报错
front();//返回容器中第一个数据元素
back();//返回容器中最后一个数据元素

示例代码：

void num_1(vector<int> &v)    //打印函数
{
    for (vector<int>::iterator a = v.begin(); a != v.end();a++)
    {
        cout << (*a) << endl;
      
    }
    cout << endl;
}
 
int main(void)
{
    vector<int> v1;
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(3);
    v1.push_back(4);
 
    try
    {
        cout << v1.at(2) << endl; //返回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range异常。
    }
    catch (out_of_range &e)
    {
        cout << e.what() << endl;  
    }
 
    try
    {
        cout << v1[9] << endl;//返回索引idx所指的数据，越界时，运行直接报错
    }
    catch (out_of_range &e)
    {
        cout << e.what() << endl;
    }
 
    cout << v1.front() << endl;   //返回第一个
    cout << v1.back() << endl;    //返回第二个

2.5 vector插入和删除操作

底层：

insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele.
push_back(ele); //尾部插入元素ele
pop_back();//删除最后一个元素
erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
erase(const_iterator pos);//删除迭代器指向的元素
clear();//删除容器中所有元素

示例代码：

void num_1(vector<int> &v)    //打印函数
{
    for (vector<int>::iterator a = v.begin(); a != v.end();a++)
    {
        cout << (*a) << endl;
      
    }
    cout << endl;
}
 
int main(void)
{
    vector<int> v1;
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(3);
    v1.push_back(4);
 
    v1.insert(v1.begin(), 2, 8);   //在第一个位置插入2个8
    num_1(v1);
 
    v1.pop_back();    //删除最后一个
    num_1(v1);
 
    v1.erase(v1.begin()+2, v1.end());   //删除v1.begin()+2 —— >v1.end() 之间
    num_1(v1);
 
    v1.erase(v1.begin()+1);   //删除v1.begin()+1 这个值
    num_1(v1);
 
    v1.clear();    //全部删除
    num_1(v1);

三 vector案例

3.1 巧用swap，收缩内存空间

示例代码：

    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10000;i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
 
    cout << "size = " << v.size() << endl;
    cout << "capacity = " << v.capacity() << endl;
 
    v.resize(20);    //把空间收缩为20，但容量capacity还为很大很大
    cout << "size = " << v.size() << endl;
    cout << "capacity = " << v.capacity() << endl;
 
    vector<int>(v).swap(v);   //匿名对象,执行完就会被释放 ，替换
    cout << "size = " << v.size() << endl;
    cout << "capacity = " << v.capacity() << endl;

        通过上面代码，我总结以下几个知识点：

1. vector的size()函数和capacity()函数分别用于获取vector的大小和容量。

2. resize()函数可以调整vector的大小，如果将大小调整为小于当前大小的值，那么超出部分的元素会被删除；如果将大小调整为大于当前大小的值，那么会添加相应数量的默认初始化元素。

3. swap()函数可以交换两个vector对象的内容，从而实现替换效果。

4. 使用拷贝构造函数可以在创建新的vector对象的同时，将另一个vector对象的内容拷贝到其中。

5. 通过匿名对象和swap()函数的结合使用，可以实现将一个vector对象的内容替换为其他内容的效果。

3.2  reserve预留空间

示例代码：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
 
int main(){
 
	vector<int> v;
 
	//预先开辟空间
	v.reserve(100000);
 
	int* pStart = NULL;
	int count = 0;
	for (int i = 0; i < 100000;i ++){
		v.push_back(i);
		if (pStart != &v[0]){
			pStart = &v[0];
			count++;
		}
	}
 
	cout << "count:" << count << endl;
 
	system("pause");
	return EXIT_SUCCESS;
}

        我在程序使用了vector容器和指针来统计向vector中添加元素时，重新分配内存的次数。具体实现如下：

1. 预先开辟了100000个元素的空间，提前将内存分配好，避免多次重新分配内存。
2. 使用指针pStart来记录vector的起始地址，初始值为NULL。
3. 循环向vector中添加元素，每添加一个元素就判断当前vector的起始地址是否与pStart指针指向的地址相同。
4. 如果不相同，说明内存已重新分配，将pStart指向当前vector的起始地址，并将count加1。
5. 最后输出count的值，表示重新分配内存的次数。

        代码的主要目的是检测vector容器的内存重分配次数，用于优化代码的性能。