C++：vector基础讲解

news2024/10/5 18:25:59

hello，各位小伙伴，本篇文章跟大家一起学习《C++：vector基础讲解》，感谢大家对我上一篇的支持，如有什么问题，还请多多指教 ！
如果本篇文章对你有帮助，还请各位点点赞！！！
在这里插入图片描述

话不多说，开始进入正题

文章目录

    • :maple_leaf:关于vector
    • :maple_leaf:vector构造函数
      • :leaves:vector() 无参构造（默认构造）
      • :leaves:vector(size_type n, const value_type& val = value_type()) 构造并初始化n个val
      • :leaves:vector(const vector& x) 拷贝构造
      • :leaves:vector (InputIterator first, InputIterator last);使用迭代器进行初始化构造
      • :leaves:vector{type n1,type n2,type n3...}
    • :maple_leaf:vector iterator 的使用
      • :leaves:begin
      • :leaves:end
    • :maple_leaf:vector关于空间的函数
      • :leaves:size
      • :leaves:capacity
      • :leaves:empty
      • :leaves:resize
      • :leaves:reserve
    • :maple_leaf:vector 增删查改
      • :leaves:push_back 尾插
      • :leaves:pop_back 尾删
      • :leaves:find 查找
      • :leaves:insert 插入
      • :leaves:erase 删除数据
      • :leaves:swap 交换vector的数据空间
      • :leaves:operator[] `[]`运算符重载
    • :maple_leaf:vector迭代器失效问题
      • :leaves: 会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效
      • :leaves:2. 指定位置元素的删除操作--erase
      • :leaves:注意：Linux下，g++编译器对迭代器失效的检测并不是非常严格，处理也没有vs下极端。
      • :leaves:与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效
      • :leaves:解决办法

🍁关于vector

vector是表示可变大小数组的序列容器。能够用下标访问数组中的元素，相对于普通数组能够动态增长。本质讲，vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组需要被重新分配大小为了增加存储空间。其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是一个相对代价高的任务，因为每当一个新的元素加入到容器的时候，vector并不会每次都重新分配大小。vector相比于其他容器访问元素会更加高效，但是对于不在末尾在插入数据和删除数据时效率更低。

🍁vector构造函数

🍃vector() 无参构造（默认构造）

vector<int>p;

🍃vector(size_type n, const value_type& val = value_type()) 构造并初始化n个val

vector<int>p1(10,1);
vector<string>p2(10,"abcd");

🍃vector(const vector& x) 拷贝构造

vector<int>p1(10,1);
vector<int>p2(p1);

🍃vector (InputIterator first, InputIterator last);使用迭代器进行初始化构造

string s1("abcde");
vector<char>p1(s1.begin(),s1.end());
vector<int>p2(p1.begin(),p1.end());

🍃vector{type n1,type n2,type n3…}

vector<int>v{1,2,3,4,5};

这种初始化，会生成一个类型为initializer_list的初始化列表，用来初始化v
在这里插入图片描述

这种初始化列表template< class T > class initializer_list;
是一种模板

🍁vector iterator 的使用

🍃begin

获取第一个数据位置的iterator/const_iterator

vector<int>p(10,1);
iterator lt = p.begin();
cout<<(*lt)<<endl;

🍃end

获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator

vector<int>p(10,1);
iterator lt = p.end();

🍁vector关于空间的函数

🍃size

获取数据个数

vector<int>p(10,1);
cout<<p.size();

🍃capacity

获取容量大小

vector<int>p(10,1);
cout<<p.capacity();

🍃empty

判断是否为空

vector<int>p1(10,1);
cout<<p1.empty()<<endl;

vector<int>p2;
cout<<p2.empty()<<endl;

🍃resize

void resize (size_type n, value_type val = value_type());

改变vector的size，当扩容时n > 扩容前的capacity，也会影响capacity

缩容：

vector<int>p1(10,1);
cout<<p1.size()<<endl;
p1.resize(5)
vector<int>p1;
cout<<p1.size()<<endl;

扩容：

vector<int>p1(10,1);
cout<<p1.size()<<endl;
p1.resize(20，2)
vector<int>p1;
cout<<p1.size()<<endl;
for(auto& e : p1)
{
	cout<<e<<" ";
}
cout<<endl;

扩容时，可以传第二个参数，用此值来初始化扩容的空间，也可以不传第二个参数，会自动调用构造函数初始化扩容的空间

🍃reserve

改变vector的capacity

vector<int>p1(10,1);
cout<<p1.capacity()<<endl;
p1.reserve(100);
vector<int>p1;
cout<<p1.capacity()<<endl;

有些编译器会缩容，有些不会，一般不建议用reserve来缩容。
reserve只负责开辟空间，如果确定知道需要用多少空间，reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问
题。

🍁vector 增删查改

🍃push_back 尾插

void push_back (const value_type& val);

vector<char>str(5,'a');
str.push_back('b');
cout << str[str.size() - 1];
cout << endl;

🍃pop_back 尾删

void pop_back();

vector<char>str(5,'a');
str.push_back('c');
cout << str[5] << endl;
cout << str.size() << endl;
str.pop_back();
cout << str.size() << endl;

🍃find 查找

（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口）
template <class InputIterator, class T>
InputIterator find (InputIterator first, InputIterator last, const T& val);

vector<int>nums(10);
for(int i = 0;i < 10;++i)
{
	nums[i] = i;
}

🍃insert 插入

在指定位置前插入
(1)iterator insert (iterator position, const value_type& val);插入一个元素
(2)void insert (iterator position, size_type n, const value_type& val);插入n个元素
(3)template< class InputIterator >迭代器模板
void insert (iterator position, InputIterator first, InputIterator last);插入一段区间

可知返回值是迭代器类型，insert返回的是在插入元素的位置

int arr[3] = { 9,9,9 };
vector<int>v(3, 1);

v.insert(v.begin(), 1);// 一个元素
for (auto& e : v)
{
	cout << e << " ";
}
cout << endl;

v.insert(v.begin(), 10, 0);// n个元素
for (auto& e : v)
{
	cout << e << " ";
}
cout << endl;

v.insert(v.begin(), arr, arr + 3);// 一段区间
for (auto& e : v)
{
	cout << e << " ";
}
cout << endl;

cout << *lt << endl;

🍃erase 删除数据

删除position位置的数据
iterator erase (iterator position);iterator erase (iterator first, iterator last);

erase也是返回迭代器类型，返回的是删除数据的位置（pos）的后一个位置

int arr[3] = { 3,2,1 };
vector<int>v;
v.insert(v.begin(), arr, arr + 3);
for (auto& e : v)
{
	cout << e << " ";
}
cout << endl;
vector<int>::iterator lt = v.erase(v.begin());
for (auto& e : v)
{
	cout << e << " ";
}
cout << endl;
cout << *lt << endl;

🍃swap 交换vector的数据空间

在这里插入图片描述

void swap (vector& x);

int arr1[3] = { 3,2,1 };
int arr2[3] = { 1,2,3 };
vector<int>v1;
vector<int>v2;
v1.insert(v1.begin(), arr1, arr1 + 3);
v2.insert(v2.begin(), arr2, arr2 + 3);
for (auto& e : v1)// 交换前
{
	cout << e << " ";
}
cout << endl;
for (auto& e : v2)
{
	cout << e << " ";
}
cout << endl;

swap(v1, v2);// 交换后
for (auto& e : v1)
{
	cout << e << " ";
}
cout << endl;
for (auto& e : v2)
{
	cout << e << " ";
}
cout << endl;

🍃operator[] []运算符重载

reference operator[] (size_type n); 非const修饰
const_reference operator[] (size_type n) const; const修饰
通过下标访问vector的元素，很方便，像数组一样访问

int arr1[3] = { 3,2,1 };
vector<int>v1;
v1.insert(v1.begin(), arr1, arr1 + 3);
cout << v1[0] << " " << v1[1] << " " << v1[2] << endl;

🍁vector迭代器失效问题

迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对指针进行了封装，比如：vector的迭代器就是原生态指针T* 。因此迭代器失效，实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器，程序可能会崩溃)。

对于vector可能会导致其迭代器失效的操作有：

🍃 会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效

比如：resize、reserve、insert、assign、push_back 等。

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
 
int main()
{
 vector<int> v{1,2,3,4,5,6};
 
 auto it = v.begin();
 
 // 将有效元素个数增加到100个，多出的位置使用8填充，操作期间底层会扩容
 // v.resize(100, 8);
 
 // reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数，操作期间可能会引起底层容量改变
 // v.reserve(100);
 
 // 插入元素期间，可能会引起扩容，而导致原空间被释放
 // v.insert(v.begin(), 0);
 // v.push_back(8);
 
 // 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变
 v.assign(100, 8);
 
 /*
 出错原因：以上操作，都有可能会导致vector扩容，也就是说vector底层原理旧空间被释放掉，
而在打印时，it还使用的是释放之间的旧空间，在对it迭代器操作时，实际操作的是一块已经被释放的
空间，而引起代码运行时崩溃。
 解决方式：在以上操作完成之后，如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，只需给it重新
赋值即可。
 */
 while(it != v.end())
 {
 cout<< *it << " " ;
 ++it;
 }
 cout<<endl;
 return 0;
}

🍃2. 指定位置元素的删除操作–erase

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
 
int main()
{
 int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
 vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
 
 // 使用find查找3所在位置的iterator
 vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
 
 // 删除pos位置的数据，导致pos迭代器失效。
 v.erase(pos);
 cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问
 return 0;
}

通常情况下earse删除数据后，pos位置后的元素会向前移动，迭代器不会失效，但如果删除的是最后一个元素，就会发生迭代器失效，因为此时迭代器指向end位置，end位置是没有元素的。

🍃注意：Linux下，g++编译器对迭代器失效的检测并不是非常严格，处理也没有vs下极端。

// 1. 扩容之后，迭代器已经失效了，程序虽然可以运行，但是运行结果已经不对了
int main()
{
 vector<int> v{1,2,3,4,5};
 for(size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
 cout << v[i] << " ";
 cout << endl;
 
 auto it = v.begin();
 cout << "扩容之前，vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
 // 通过reserve将底层空间设置为100，目的是为了让vector的迭代器失效 
 v.reserve(100);
 cout << "扩容之后，vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
 
 // 经过上述reserve之后，it迭代器肯定会失效，在vs下程序就直接崩溃了，但是linux下不会
 // 虽然可能运行，但是输出的结果是不对的
 while(it != v.end())
 {
 cout << *it << " ";
 ++it;
 }
 cout << endl;
 return 0;
}
 
程序输出：
1 2 3 4 5 
扩容之前，vector的容量为: 5
扩容之后，vector的容量为: 100
0 2 3 4 5 409 1 2 3 4 5

// 2. erase删除任意位置代码后，linux下迭代器并没有失效
// 因为空间还是原来的空间，后序元素往前搬移了，it的位置还是有效的
#include <vector>
#include <algorithm>
 
int main()
{
 vector<int> v{1,2,3,4,5};
 vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);
 v.erase(it);
  
 cout << *it << endl;
 while(it != v.end())
 {
 cout << *it << " ";
 ++it;
 }
 cout << endl;
 return 0;
}
 
程序可以正常运行，并打印：
4
4 5

// 3: erase删除的迭代器如果是最后一个元素，删除之后it已经超过end
// 此时迭代器是无效的，++it导致程序崩溃
int main()
{
 vector<int> v{1,2,3,4,5};
 // vector<int> v{1,2,3,4,5,6};
 auto it = v.begin();
 while(it != v.end())
 {
 if(*it % 2 == 0)
 v.erase(it);
 ++it;
 }
 
 for(auto e : v)
 cout << e << " ";
 cout << endl;
 return 0;
}
 
========================================================
// 使用第一组数据时，程序可以运行
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ g++ testVector.cpp -std=c++11
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ ./a.out
1 3 5 
=========================================================
// 使用第二组数据时，程序最终会崩溃
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ vim testVector.cpp 
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ g++ testVector.cpp -std=c++11
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ ./a.out
Segmentation fault

🍃与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效

string s1("hello");
string::iterator lt = --s1.end();
for (auto& e : s1)
{
	cout << e << " ";
}
cout << endl;
s1.erase(--s1.end());// erase后，lt迭代器已经失效
for (auto& e : s1)
{
	cout << e << " ";
}
cout << *lt << endl;// 会运行崩溃

🍃解决办法

迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。
你学会了吗？
好啦，本章对于《C++：vector基础讲解》的学习就先到这里，如果有什么问题，还请指教指教，希望本篇文章能够对你有所帮助，我们下一篇见！！！

如你喜欢，点点赞就是对我的支持，感谢感谢！！！

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