stl-vector詳解

stl-vector是應用最廣泛的一種容器，類似于array，都將數據存儲于連續空間中，支持隨機訪問。相對于array，vector對空間應用十分方便、高效，迭代器使vector更加靈活、安全。設計皆由vector起，鍵盤之下盡vector。

1 vector本質

??? vector數據結構如下，通過三個迭代器start, finish, end_of_storage的系列public接口，可很好地完成數據存儲、溢出判斷(iter >= iv.end())、大小、容量(容量與大小不等，以免不斷申請空間耗費資源)、重載操作符[]、判空、最前元素、最后元素等等。

class vector{
…
protected:
iterator start ;
iterator finish;
iterator end_of_storage;
public:
iterator begin () { return start ; }
iterator end() { return finish; }
size_type size() const { return size_type( end() - begin()); }
size_type capacity() const { return size_type(end_of_storage - begin()); }
bool empty () const { return begin() == end(); }
reference operator[] (size_type n) { return *(begin() + n); }
reference front () { return *begin(); }
…
}

??? 由于vector是用連續空間存儲數據，不斷擴容將導致大量的新空間申請、元素拷貝和釋放原有空間，十分耗時，vector申請空間時，都將多申請部分空間備用，如下圖的[finish, end_of_storage)所示。只有當finish == end_of_storage時，再申請新的空間(2*capacity()), 圖2就是在圖1的基礎上，再插入元素引起的空間變化時的數據存儲情景。

圖1 vector數據存儲-1

??? 在圖1和圖2中的start不再指向相同的地址，擴大空間是新請新的更大的空間，因而不僅是start迭代器，其它指向空間變化前vector的迭代器都將失效。此處極易引起bug。

圖2 vector數據存儲-2

2 vector常用方法與技巧

1、空間申請

??? 構造函數、reserve()、resize()。

vector<int> iv(3, -1);
iv.reserve(10);
iv.resize(10, -1); 構造函數不述；

???? reserve(n)，申請空間，等同于擴大[finish, end_of_storage)，當n <= capacity()時，無效，可以理解為主要改變end_of_storage(或capacity)——reserve()匹配capacity()；

???? resize(10)，申請空間并賦值，等同于改變[start, finish)，可以理解為主要改變finish(或size())——resize()匹配size()。

2、空間釋放

??? erase()、resize()、clear()均僅改變finish(或size())，不改變end_of_storage。

??? swap()釋放空間——清空，改變end_of_storage:

vector<int> iv(10, -1);
iv.reserve(500);
vector<int>().swap(iv);//交換空間
cout<<iv.capacity()<<endl;//輸出0

??? swap()釋放空間——釋放多余空間，改變end_of_storage:

vector<int> iv(10, -1);
iv.reserve(500);
vector<int>(iv).swap(iv);//交換空間
cout<<iv.capacity()<<endl;//輸出10

3、resize()與operator []

??? operator []使得vector與array處理完全類似，但operator []極易引起異常與錯誤，如下：

vector<int> iv();
iv.reserve(500);
iv[300] = -1;
cout<<iv.capacity()<<endl;//輸出500
cout<<iv.size()<<endl;//輸出0
這里就引起了迭代器不符合預期，也不知道什么才是預期。建議用法為resize()與operator []一起使用，從而使得操作完全等同于array，且安全： vector<int> iv();
iv.resize(500, 0);
iv[300] = -1;
cout<<iv.capacity()<<endl;//輸出500
cout<<iv.size()<<endl;//輸出500

4、vector迭代器

??? vector的迭代器十分簡單，等同于指針，++、--、+n、-n、>、<、!=等操作都可應用——random access iterator，基本上全部stl algorithms均可以在此上應用。

??? vector的插入操作，可能造成空間重新分配，使原有迭代器失效。

??? PS：強烈不推薦使用>，<，≤，≥之類比較迭代器，遍歷時直接使用!=即可，以免混于其它非random access iterator的容器。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的stl-vector详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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