【C++】STL----vector常见用法

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文章目录

一、vector的介绍
- vector的主要特点
二、vector的使用
- vector的定义
- vector迭代器的使用
- vector的空间增长问题
- vector的增删查改
三、vector迭代器失效问题
- 对于vector可能导致迭代器失效的原因

一、vector的介绍

在C++中，vector是标准模板库（STL）中的一种动态数组容器，它允许存储同一类型的元素，并能自动调整大小。这与普通数组不同，vector的大小是可以动态改变的，即可以根据需要自动扩展或缩小。

vector的主要特点

动态大小：不像数组需要固定的大小，vector可以动态增加或减少元素个数。当新元素被添加时，它会自动调整底层存储容量。
顺序容器：vector中的元素按插入顺序存储，支持通过下标访问和修改元素，类似于数组。
自动管理内存：vector会自动管理内存分配和释放，因此用户不必担心手动分配内存，避免了使用普通数组时可能出现的内存泄漏问题。
灵活的插入和删除操作：vector可以在末尾进行高效的插入和删除操作。虽然在中间插入和删除元素的效率较低，但相比普通数组仍有较多的灵活性。

二、vector的使用

vector的定义

构造函数声明
在这里插入图片描述

vector<int> v1;//无参构造

在这里插入图片描述

vector<int> v2(10,1);//构造并初始化10个1

在这里插入图片描述

vector<int> v3(10, 2);
vector<int> v4 = v3;//拷贝构造

在这里插入图片描述

vector<int> v4(10, 3);
vector<int> v5(v4.begin(), v4.end());
paint_vector(v5);//使用迭代器进行初始化构造

在这里插入图片描述

vector迭代器的使用

在这里插入图片描述

void paint_vector2(vector<int>& v)
{
	auto it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
}
void test5()
{
	vector<int> v5;
	v5.push_back(1);
	v5.push_back(2);
	v5.push_back(3);
	v5.push_back(4);
	v5.push_back(5);
	paint_vector2(v5);
}
int main()
{
	test5();
	return 0;
}

用vector创建一个容器，在里面放五个整形元素。打印的话用迭代器打印。begin()是获取第一个位置的数据元素，end()是获取最后一个位置的下一个位置的数据元素。
在这里插入图片描述

void paint_vector3(vector<int>& v)
{
	auto it = v.rbegin();
	while (it != v.rend())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
}
void test6()
{
	vector<int> v6;
	v6.push_back(1);
	v6.push_back(2);
	v6.push_back(3);
	v6.push_back(4);
	v6.push_back(5);
	paint_vector3(v6);
}
int main()
{
	test6();
	return 0;
}

rbegin正好反了过来，rbegin获取最后一个位置，rend获取第一个位置的前一个位置。
在这里插入图片描述

vector的空间增长问题

在这里插入图片描述

vector<int> v7(10, 7);
cout << size(v7) << endl;//size获取数据个数

在这里插入图片描述

vector<int> v8(10, 8);
cout << v8.capacity() << endl;//获取容量大小

在这里插入图片描述

vector<int> v10(10, 10);
v10.resize(15, 5);//改变vector的size并且可以为增加的size的改变值	
paint_vector(v10);

在这里插入图片描述

vector<int> v11(10, 11);
v11.reserve(15);//一开始的capacity是10，用reserve改变capacity的容量

一开始的的capacity是10
在这里插入图片描述
经过reserve改变容量后capacity变为了15

capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现，vs下capacity是按1.5倍增长的，g++是按2
倍增长的。这个问题经常会考察，不要固化的认为，vector增容都是2倍，具体增长多少是
根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。
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。
resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。

vector的增删查改

在这里插入图片描述

vector<int> v12;
v12.push_back(1);
v12.push_back(2);//尾插
paint_vector(v12);

在这里插入图片描述

vector<int> v13(10,1);
v13.pop_back();
v13.pop_back();//尾删
paint_vector(v13);

在这里插入图片描述

void test14()
{
	vector<int> v14;
	v14.push_back(1);
	v14.push_back(2);
	v14.push_back(3);
	v14.push_back(4);
	v14.push_back(5);
	v14.push_back(6);
	
	auto it = find(v14.begin(), v14.end(), 5);
	if (it != v14.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	else
	{
		cout << "no" << " ";
	}

}
int main()
{
	test14();
	return 0;
}

如果在vector中可以找到val,就返回我们要找的值，如果vector中没有val，返回no。
在这里插入图片描述

void test15()
{
	vector<int> v15(10,1);
	v15.insert(v15.begin()+3, 2);//在pos位置之前插入val。
	paint_vector(v15);
}
int main()
{
	test15();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

void test16()
{
	vector<int> v16;
	v16.push_back(1);
	v16.push_back(2);
	v16.push_back(3);
	v16.push_back(4);
	v16.push_back(5);

	v16.erase(v16.begin() + 3);//删除pos位置的数据
	paint_vector(v16);
}
int main()
{
	test16();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

void test17()
{
	vector<int> v17(5, 3);
	vector<int> v18(5, 6);

	paint_vector(v17);
	paint_vector(v18);
	swap(v17, v18);//交换两个vetor的数据空间。
	paint_vector(v18);
	paint_vector(v17);
}

int main()
{
	test17();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

void test18()
{
	vector<int> v18;
	v18.push_back(1);
	v18.push_back(2);
	v18.push_back(3);
	v18.push_back(4);
	v18.push_back(5);

	cout<<v18[1]<<endl;
}
int main()
{
	test18();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

三、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可能导致迭代器失效的原因

1.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;
 }

. 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;
 }

erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前搬移，没有导致底层空间的改变，理
论上讲迭代器不应该会失效，但是：如果pos刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end
的位置，而end位置是没有元素的，那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素
时，vs就认为该位置迭代器失效了。

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

从上述三个例子中可以看到：SGI STL中，迭代器失效后，代码并不一定会崩溃，但是运行
结果肯定不对，如果it不在begin和end范围内，肯定会崩溃的。

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

#include <string>
 void TestString()
 {
 string s("hello");
 auto it = s.begin();
 // 放开之后代码会崩溃，因为resize到20会string会进行扩容
// 扩容之后，it指向之前旧空间已经被释放了，该迭代器就失效了
// 后序打印时，再访问it指向的空间程序就会崩溃
//s.resize(20, '!');
 while (it != s.end())
 {
 	cout << *it;
 	++it;
 }
	cout << endl;
 	it = s.begin();
 while (it != s.end())
  {
        it = s.erase(it);
        // 按照下面方式写，运行时程序会崩溃，因为erase(it)之后
        // it位置的迭代器就失效了
        // s.erase(it);  
        ++it;
    }
 }