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C++STL之vector（超详细）

news 来源：原创 2025/5/13 7:45:23

C++STL之vector

1.vector基本介绍
2.vector重要接口
- 2.1.构造函数
- 2.2.迭代器
- 2.3.空间
- - 2.3.1.resize
  - 2.3.2.capacity
- 2.4.增删查找
3.迭代器失效
4.迭代器分类

🌟🌟hello，各位读者大大们你们好呀🌟🌟
🚀🚀系列专栏：【C++的学习】
📝📝本篇内容：vector基本介绍；vector重要接口：构造函数；迭代器；空间；增删查改；迭代器失效；迭代器分类
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💖💖作者简介：轩情吖，请多多指教(> •̀֊•́ ) ̖́-

1.vector基本介绍

① 在我们C语言中有数组，C++中因此也设计了array来代替C语言中的数组，但是它有一个缺点，就是array是静态空间，一旦配置了空间就无法改变，这就让使用者非常麻烦。但是vector就不一样，它是动态空间，一旦底层空间不足，就会自动扩容，压根不需要担心空间不足而造成问题。
②vector扩容：当新元素插入进来时，发现内存不足，这个时候就会先扩容开辟新的空间（并不是原地扩容，因为可能后面没有内存），然后把原来的数据拷贝过去，再进行插入，然后把旧的空间给释放掉。并且我们扩容的空间基本上是以倍数来增长的，保证后续再有元素插入时，不需要扩容，导致效率低下。
③vector支持随机访问，即像数组一样[ ]来访问，非常高效，同时在末尾删除和末尾插入元素非常高效，这得益于它的结构。但是其他的位置进行操作效率就会比较低下，没有list好

2.vector重要接口

☞vector参考文档

2.1.构造函数

对于任何容器，首先看的肯定是构造函数

讲一下其中比较重要的

vector	构造函数
vector()	默认构造函数
vector(const vector&)	拷贝构造
vector(size_type n,const value_type&val)	构造n个val
vector(InputIterator first, InputIterator last）	使用迭代器构造

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{vector<int> v1;//默认构造int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };vector<int> v2(arr, arr + 10);//使用迭代器来构造for (auto& e : v2){cout << e << " ";}cout << endl;vector<int> v3(2, 10);//构造2个为10的元素for (auto& e : v3){cout << e <<" ";}vector<int> v4(v3);//拷贝构造return 0;
}

在这里插入图片描述

2.2.迭代器

我们来看一下迭代器，迭代器就是迭代器是一种访问容器内元素的对象，它提供了一种方法来顺序访问容器中的各个元素，而不需要了解容器的内部工作原理。

vector	迭代器iterator/reverse_iterator
begin+end	正向迭代器
rbegin+rend	反向迭代器

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };vector<int> v(arr, arr + 10);//使用迭代器//正向迭代器vector<int>::iterator it = v.begin();while (it != v.end())//end是最后一个元素的下一个位置{cout << *it <<' ';//像指针一样使用it++;}cout << endl;//反向迭代器vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin();while (rit != v.rend()){cout << *rit << ' ';//像指针一样使用rit++;//这里是++，而不是--，因为已经说明是反向迭代器，就该使用++}return 0;
}

在这里插入图片描述

2.3.空间

vector	空间
size_type size() const;	获取数据个数
size_type capacity() const;	获取vector的容量大小
bool empty() const;	vector是否为空
void reserve (size_type n);	提前开辟空间，只会改变vector的capacity,能够缓解vector增容代价问题
void resize (size_type n, value_type val = value_type());	改变vector的size，可以变大也可以变小

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{vector<int> v;//emptyif (v.empty()){cout << "empty" << endl;}cout << "------------------" << endl;//sizev.push_back(10);v.push_back(10);v.push_back(10);cout << v.size() << endl;cout << "------------------" << endl;//capacitycout << v.capacity() << endl;cout << "------------------" << endl;//reversev.reserve(10);//提前扩容到能存放10个元素的空间cout << v.size() << endl;//3，不会改变cout << v.capacity() << endl;//10cout << "------------------" << endl;//resizev.resize(20);cout << v.size() << endl;//20，改变size，元素为默认值cout << v.capacity() << endl;//20return 0;
}

在这里插入图片描述

2.3.1.resize

其中我们的resize还有其他的功能，可以缩小空间以及设定自己想要的元素，resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size
具体演示见下面

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{vector<int> v;v.push_back(10);v.push_back(11);v.push_back(12);v.push_back(13);v.push_back(14);cout <<"size:"<<v.size() << endl;for (auto& e : v){cout << e << " ";}cout << endl;cout << "---------------------" << endl;v.resize(3);cout << "size:" << v.size() << endl;for (auto& e : v){cout << e << " ";}cout << endl;cout << "---------------------" << endl;v.resize(10,33);//把7个元素都设置为33cout << "size:" << v.size() << endl;for (auto& e : v){cout << e << " ";}cout << endl;cout << "---------------------" << endl;return 0;
}

在这里插入图片描述

2.3.2.capacity

我们这边再详细讨论一下capacity这个成员函数，我们想一下，我们的vector的扩容是按照什么来的呢？需要空间就扩容？一个个扩容？我们来看一下下面的一段代码，分别在windows和Linux下展示

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{vector<int> v;size_t cap = v.capacity();cout <<"initital capacity:"<< cap << endl;for (int i = 0; i < 100; i++){v.push_back(i);if (cap != v.capacity()){cap = v.capacity();cout << "capacity changed:" << cap << endl;}} return 0;
}

windows:

Linux:

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。

我们还要注意下它的效率问题，如果我们提前知道需要多少空间，就可以提前扩容来保证一次的开辟空间，来避免多次扩容的效率低下

#include <iostream>
#include  <vector>
using namespace std;
int main()
{vector<int> v;v.reserve(100);//提前开辟好空间，防止一遍遍的扩容造成效率低下for (int i = 0; i < 100; i++){v.push_back(i);}cout << v.capacity() << endl;//100return 0;
}

2.4.增删查找

vector	增删查改
void push_back (const value_type& val);	尾插
void pop_back();	尾删
InputIterator find (InputIterator first, InputIterator last, const T& val);	这是算法中的，查找
iterator insert (iterator position, const value_type& val);	在position前插入元素
void insert (iterator position, size_type n, const value_type& val);	在position位置前插入n个val
iterator erase (iterator position);	删除position位置的元素
iterator erase (const_iterator first, const_iterator last);	删除迭代器范围的元素
void swap (vector& x);	交换两个vector
reference operator[] (size_type n);	像数组一样的访问

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main()
{vector<int> v(2, 10);v.push_back(11);//尾插v.push_back(12);v.push_back(13);v.push_back(14);cout << "initiatl element:";for (auto& e : v){cout << e << " ";}cout << endl;cout << "------------------------------------------------------" << endl;v.pop_back();//尾删cout << "after pop_back():";for (auto& e : v){cout << e << " ";}cout << endl;cout << "------------------------------------------------------" << endl;v.insert(v.begin(), 9);//在第一个元素前的位置插入一个9cout << "after insert(v.begin(),9):";for (auto& e : v){cout << e << " ";}cout << endl;cout << "------------------------------------------------------" << endl;//find && erasevector<int>::iterator it=find(v.begin(), v.end(),12);//查找元素为12的位置if (it != v.end()){//如果返回的迭代器为end()说明没找到v.erase(it);}cout << "after erase(it):";for (auto& e : v){cout << e << " ";}cout << endl;cout << "------------------------------------------------------" << endl;//operator[]for (int i = 0; i < v.size(); i++){v[i] = i;//operator[]的返回值是引用}cout << "after change element through operator[]:";for (auto& e : v){cout << e << " ";}cout << endl;cout << "------------------------------------------------------" << endl;return 0;
}

在这里插入图片描述

3.迭代器失效

接下来我们要谈谈迭代器失效的问题了，这个如果不了解底层的话就会很容易掉进坑里面
首先我们先讲insert导致的迭代器失效

在我们使用insert的时候，如果空间不足了，那我们的vector就会自动帮我们扩容，但是扩容常常需要经历三个步骤：开辟新的空间;移动元素到新空间；释放原来的空间。我们vector底层的实现的迭代器本身就是指针，只不过是typedef了一下。仔细想想，问题就来了，当我们插入后，有概率空间不足，扩容后，原本的迭代器（指针）就是野指针了，没有指向新空间

//!!!!error code
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{vector<int> v;v.push_back(11);v.push_back(12);v.push_back(13);v.push_back(14);cout << v.capacity() << endl;//接下来再插入就会扩容	vector<int>::iterator it = v.begin();v.insert(it, 10);cout << v.capacity() << endl;cout << *it << endl;return 0;
}

上述代码就演示了这个情况，使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃，我们仅仅演示了一下insert造成的结果，其实其他会造成扩容的函数如resize，reverse，push_back都会造成迭代器失效，同时从另一个角度来说，我们所传入的迭代器position所指向的内容已经不是我们想要的了，这也是迭代器失效的一种情况，因此insert以后我们认为迭代器已经失效，不能再使用

下一种情况是erase，思考一下？erase会扩容吗？答案是并不会，只是删除元素，所以说就没问题了？不不不，仔细思考一下，我的迭代器此时指向最后一个元素，如果我erase了一个元素呢，我们底层的_finish指针就会–，那此时的迭代器就相等于是指向无效空间

//!!!!!error code
#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iteratorvector<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;
}

在这里插入图片描述

可以运行一下上面的代码分别在Linux和Windows下，在Windows下会崩溃，但是在Linux可以运行，这不得不说VS的检查非常严，erase后的迭代器是不允许使用的，但是g++的就会宽很多，当删除3后，元素4会往前移动，pos的位置还是有效的
接下来就看一下下面这个代码

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{vector<int> v{1,2,3,4,5};//删除偶数vector<int>::iterator 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;
}

首先对于环境而言是一样的，在VS下会崩溃，而Linux下能正常运行

我们来分析一下这个代码

可以发现，我们的it很巧合的把偶数元素删除了，同时也正好落到了_finish使用空间的尾end()，也判断循环结束了，我们接下里对代码稍作修改如下

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{vector<int> v{ 1,2,3,4};//删除偶数vector<int>::iterator 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;
}

我们的元素的数量变为只有四个，接下来再看一下它的执行逻辑

通过上面的图可以发现，我们的it直接和_finish（end()）直接错过了，这样即使是Linux也无能为力了

直接发生段错误

从上述的例子中可以看到：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。
因此我们的insert和erase函数都会返回一个迭代器来供我们使用，我们修正一下上面的代码

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{vector<int> v{ 1,2,3,4};//删除偶数vector<int>::iterator it = v.begin();while (it != v.end()){if ((*it) % 2 == 0){it=v.erase(it);//接受迭代器，返回的迭代器是it传入时的位置}else{it++;}}for (auto& e : v){cout << e << " ";}cout << endl;return 0;
}

我们的string其实也是一样的道理，只是对于string我们很少用迭代器

我们对str进行了提前扩容，造成了野指针问题，我们的string使用失效的迭代器也会崩溃

4.迭代器分类

在我们使用算法函数时，有些函数需要特定的迭代器，像我们的vector的迭代器本质就是原生指针，因此它是一个随机迭代器，我们可以看一下侯捷大佬的《STL源码剖析》里对迭代器的分类

我们Forward迭代器就是单向迭代器，它是只支持重载++的迭代器，Bidrectional迭代器是双向迭代器，它支持++和–，而我们的Random是随机迭代器，它支持++和–，也支持+和-，同样支持[ ]
理论上来讲，模板语法上可以传任何类型参数，但是内部使用迭代器是有要求

🌸🌸C++STL之vector的知识大概就讲到这里啦，博主后续会继续更新更多C++的相关知识，干货满满，如果觉得博主写的还不错的话，希望各位小伙伴不要吝啬手中的三连哦！你们的支持是博主坚持创作的动力！💪💪

C++STL之vector（超详细）

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编程日记 2025/5/10 8:31:24

python学习笔记8-函数2

参数传递传不可变对象 & 传可变对象 def func(b):print(id(a), a) #140737041872600 234print(id(b), b) #140737041872600 234a 234 func(a)def func(b):print(id(a), a) #1413554098560 [343]print(id(b), b) #1413554098560 [343]a [343] func(a)def func(b):b.appe…...

编程日记 2025/5/12 8:01:20

【linux学习指南】详解Linux进程信号保存

文章目录 📝保存信号🌠 信号其他相关常⻅概念🌉在内核中的表⽰ 🌠 sigset_t🌠信号集操作函数🌉sigprocmask🌉sigpending 🚩总结 📝保存信号 🌠 信号其他相关常…...

编程日记 2025/5/11 17:41:41

Postman设置接口关联，实现参数化

🍅 点击文末小卡片 ，免费获取软件测试全套资料，资料在手，涨薪更快 postman设置接口关联在实际的接口测试中，后一个接口经常需要用到前一个接口返回的结果， 从而让后一个接口能正常执行，这…...

编程日记 2025/5/5 17:53:55

ORACLE之DBA常用数据库查询

数据库信息数据库概要select a.name "DB Name", e.global_name "Global Name", c.host_name "Host Name", c.instance_name "Instance Name" , DECODE(c.logins,RESTRICTED,YES,NO) "Restricted Mo…...

编程日记 2025/5/5 1:42:49

C++之C++11新特性（三）--- 智能指针

目录一、智能指针 1.1 为什么需要智能指针 1.2 内存泄漏 1.2.1 内存泄漏的基本概念 1.2.2 内存泄漏的分类 1.2.3 如何避免内存泄漏 1.3 智能指针的使用及其原理 1.3.1 RAII 1.3.2 智能指针的基本原理 1.3.3 auto_ptr 1.3.4 unique_ptr 1.3.5 shared_ptr 1.3.6 sha…...

编程日记 2025/5/7 21:25:25

12 设计模式之工厂方法模式

一、什么是工厂方法模式？ 1.定义在软件开发中，设计模式是解决常见软件设计问题的最佳实践。而工厂方法模式（Factory Method Pattern） 作为创建型设计模式之一，常常被用来解决对象创建问题。它通过将对象的创建交给…...

编程日记 2025/5/8 0:03:08

Python 自动化办公的 10 大脚本

大家好，我是你们的 Python 讲师！今天我们将讨论 10 个实用的 Python 自动化办公脚本。这些脚本可以帮助你简化日常工作，提高效率。无论是处理 Excel 文件、发送邮件，还是自动化网页操作，Python 都能派上用场。 1. 批量…...

编程日记 2025/5/5 2:29:02

十一、快速入门go语言之接口和反射

文章目录接口:one: 接口基础:two: 接口类型断言和空接口:star2: 空接口实现存储不同数据类型的切片/数组:star2: 复制切片到空接口切片:star2: 类型断言反射 📅 2024年5月9日 📦 使用版本为1.21.5 接口十、Java类的封装和继承、多态 - 七点半的菜市…...

编程日记 2025/5/9 3:05:34

Python中字符串和正则表达式

Python中字符串和正则表达式在Python编程中，字符串是最常用的数据类型之一。字符串用于表示文本数据，而正则表达式则是一种强大的工具，用于处理和匹配字符串中的模式。本文将介绍Python中的字符串操作、字符串格式化以及如何使用正则表达式…...

编程日记 2025/5/12 14:39:07

力扣刷题TOP101：8.BM10 两个链表的第一个公共结点

目录： 目的思路复杂度记忆秘诀 python代码目的两个无环的单向链表，它们的第一个公共结点{{6,7}。思路这个任务是找到两个链表的第一个公共结点。可以看作两个心机boy偷偷补课翻车事件。平时嘴上说自己在家玩游戏，实际上背地里都偷…...

编程日记 2025/5/5 7:51:37

⽂件操作详解

⽬录一文件操作的引入 1 为什么使⽤⽂件？ 2 什么是⽂件？ 3 文件分类（1 从⽂件功能的⻆度来分类：程序⽂件/数据⽂件 2根据数据的组织形式：为⽂本⽂件/⼆进制⽂件） 二⽂件的打开和关闭 1 …...

编程日记 2025/5/11 8:18:17

UR开始打中国牌，重磅发布国产化协作机器人UR7e 和 UR12e

近日，优傲（UR）机器人公司立足中国市场需求，重磅推出UR7e和UR12e 两款本地化协作机器人。它们延续优傲（UR）一以贯之的高品质与性能特质，着重优化负载自重比，且在价格层面具竞争力&…...

编程日记 2025/5/6 15:33:00

PostgreSQL实现透视表查询

PostgreSQL 8.3版本发布时，引入了一个名为tablefunc的新扩展。这个扩展提供了一组非常有趣的函数。其中之一是交叉表函数，用于创建数据透视表。这就是我们将在本文中讨论的内容。需求说明解释此函数如何工作的最简单方法是使用带有数据透视表的示例…...

编程日记 2025/5/11 18:02:43

C++STL之vector

1.vector基本介绍

2.vector重要接口

2.1.构造函数

2.2.迭代器

2.3.空间

2.3.1.resize

2.3.2.capacity

2.4.增删查找

3.迭代器失效

4.迭代器分类

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