c++ 11标准模板（STL） std::vector (六）

news2024/11/20 10:23:40

定义于头文件 <vector>

template< class T, class Allocator = std::allocator<T> > class vector;	(1)
namespace pmr { template <class T> using vector = std::vector<T, std::pmr::polymorphic_allocator<T>>; }	(2)	(C++17 起)

1) std::vector 是封装动态数组的顺序容器。

2) std::pmr::vector 是使用多态分配器的模板别名。

元素相继存储，这意味着不仅可通过迭代器，还能用指向元素的常规指针访问元素。这意味着指向 vector 元素的指针能传递给任何期待指向数组元素的指针的函数。

(C++03 起)

vector 的存储是自动管理的，按需扩张收缩。 vector 通常占用多于静态数组的空间，因为要分配更多内存以管理将来的增长。 vector 所用的方式不在每次插入元素时，而只在额外内存耗尽时重分配。分配的内存总量可用 capacity() 函数查询。额外内存可通过对 shrink_to_fit() 的调用返回给系统。 (C++11 起)

重分配通常是性能上有开销的操作。若元素数量已知，则 reserve() 函数可用于消除重分配。

vector 上的常见操作复杂度（效率）如下：

随机访问——常数 O(1)
在末尾插入或移除元素——均摊常数 O(1)
插入或移除元素——与到 vector 结尾的距离成线性 O(n)

std::vector （对于 bool 以外的 T ）满足容器 (Container) 、具分配器容器 (AllocatorAwareContainer) 、序列容器 (SequenceContainer) 、连续容器 (ContiguousContainer) (C++17 起)及可逆容器 (ReversibleContainer) 的要求。

容量

检查容器是否为空

std::vector<T,Allocator>::empty

bool empty() const;		(C++11 前)
bool empty() const noexcept;		(C++11 起) (C++20 前)
[[nodiscard]] bool empty() const noexcept;		(C++20 起)

检查容器是否无元素，即是否 begin() == end() 。

参数

（无）

返回值

若容器为空则为 true ，否则为 false

复杂度

常数。

返回容纳的元素数

std::vector<T,Allocator>::size

size_type size() const;		(C++11 前)
size_type size() const noexcept;		(C++11 起)

返回容器中的元素数，即 std::distance(begin(), end()) 。

参数

（无）

返回值

容器中的元素数量。

复杂度

常数。

返回可容纳的最大元素数

std::vector<T,Allocator>::max_size

size_type max_size() const;		(C++11 前)
size_type max_size() const noexcept;		(C++11 起)

返回根据系统或库实现限制的容器可保有的元素最大数量，即对于最大容器的 std::distance(begin(), end()) 。

参数

（无）

返回值

元素数量的最大值。

复杂度

常数。

注意

此值通常反映容器大小上的理论极限，至多为 std::numeric_limits<difference_type>::max() 。运行时，可用 RAM 总量可能会限制容器大小到小于 max_size() 的值

调用示例

#include <iostream>
#include <string>
#include <iterator>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <time.h>
#include <vector>

using namespace std;

struct Cell
{
    int x;
    int y;

    Cell() = default;
    Cell(int a, int b): x(a), y(b) {}

    Cell &operator +=(const Cell &cell)
    {
        x += cell.x;
        y += cell.y;
        return *this;
    }

    Cell &operator +(const Cell &cell)
    {
        x += cell.x;
        y += cell.y;
        return *this;
    }

    Cell &operator *(const Cell &cell)
    {
        x *= cell.x;
        y *= cell.y;
        return *this;
    }

    Cell &operator ++()
    {
        x += 1;
        y += 1;
        return *this;
    }


    bool operator <(const Cell &cell) const
    {
        if (x == cell.x)
        {
            return y < cell.y;
        }
        else
        {
            return x < cell.x;
        }
    }

    bool operator >(const Cell &cell) const
    {
        if (x == cell.x)
        {
            return y > cell.y;
        }
        else
        {
            return x > cell.x;
        }
    }

    bool operator ==(const Cell &cell) const
    {
        return x == cell.x && y == cell.y;
    }
};

std::ostream &operator<<(std::ostream &os, const Cell &cell)
{
    os << "{" << cell.x << "," << cell.y << "}";
    return os;
}


int main()
{
    std::cout << std::boolalpha;

    std::mt19937 g{std::random_device{}()};
    srand((unsigned)time(NULL));

    auto generate = []()
    {
        int n = std::rand() % 10 + 110;
        Cell cell{n, n};
        return cell;
    };

    std::vector<Cell> vector1;
    //检查容器是否无元素，即是否 begin() == end() 。
    std::cout << "vector1   empty: " << vector1.empty() << std::endl;
    //替换容器的内容。1) 以 count 份 value 的副本替换内容。
    vector1.assign(6, generate());
    //检查容器是否无元素，即是否 begin() == end() 。
    std::cout << "vector1   empty: " << vector1.empty() << std::endl;
    std::cout << "vector1:  ";
    std::copy(vector1.begin(), vector1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    std::vector<Cell> vector2;
    for (size_t index = 0; index < 5; index++)
    {
        vector2.push_back(generate());
        std::cout << "vector2 ";
        //返回容器中的元素数，即 std::distance(begin(), end()) 。
        std::cout << "size(): " << vector2.size() << "  ";
        std::copy(vector2.begin(), vector2.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
        std::cout << std::endl;
    }
    std::cout << std::endl;

    //返回根据系统或库实现限制的容器可保有的元素最大数量，即对于最大容器的 std::distance(begin(), end()) 。
    std::vector<bool> vector_b;
    std::cout << "vector<bool> max_size:      " << vector_b.max_size() << std::endl;
    std::vector<char> vector_c;
    std::cout << "vector<char> max_size:      " << vector_c.max_size() << std::endl;
    std::vector<int> vector_i;
    std::cout << "vector<int> max_size:       " << vector_i.max_size() << std::endl;
    std::vector<uint8_t> vector_ui8;
    std::cout << "vector<uint8_t> max_size:   " << vector_ui8.max_size() << std::endl;
    std::vector<uint16_t> vector_ui16;
    std::cout << "vector<uint16_t> max_size:  " << vector_ui16.max_size() << std::endl;
    std::vector<uint32_t> vector_ui32;
    std::cout << "vector<uint32_t> max_size:  " << vector_ui32.max_size() << std::endl;
    std::vector<uint64_t> vector_ui64;
    std::cout << "vector<uint64_t> max_size:  " << vector_ui64.max_size() << std::endl;
    std::vector<short> vector_s;
    std::cout << "vector<short> max_size:     " << vector_s.max_size() << std::endl;
    std::vector<double> vector_d;
    std::cout << "vector<double> max_size:    " << vector_d.max_size() << std::endl;
    std::vector<float> vector_f;
    std::cout << "vector<float> max_size:     " << vector_f.max_size() << std::endl;
    std::vector<long> vector_l;
    std::cout << "vector<long> max_size:      " << vector_l.max_size() << std::endl;
    std::vector<long long> vector_ll;
    std::cout << "vector<long long> max_size: " << vector_ll.max_size() << std::endl;
    std::vector<string> vector_str;
    std::cout << "vector<string> max_size:    " << vector_str.max_size() << std::endl;
    std::vector<Cell> vector_Cell;
    std::cout << "vector<Cell> max_size:      " << vector_Cell.max_size() << std::endl;
    return 0;
}