C++之【深入理解Vector】三部曲之二

前言：我们已经理解了vector的初始化和迭代器初始化，那么接下来要继续深入理解vector，它是如何扩容的，空间及数据个数是如何存储的。

vector空间增长问题

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 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。

代码案例：

#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS1#include<iostream>#include<vector>usingnamespacestd;voidtestVector1(){// 初始化一个空的vectorvector<int>v;// 1. empty()：判断容器是否为空cout<<"初始状态下，vector是否为空："<<boolalpha<<v.empty()<<endl;// 2. size() / capacity()：获取初始大小和容量cout<<"初始 size: "<<v.size()<<", 初始 capacity: "<<v.capacity()<<endl;// 3. reserve()：预分配容量（不会改变有效元素个数）v.reserve(10);cout<<"调用 reserve(10) 后，size: "<<v.size()<<", capacity: "<<v.capacity()<<endl;// 添加一些元素for(inti=0;i<5;++i){v.push_back(i+1);}cout<<"添加5个元素后，size: "<<v.size()<<", capacity: "<<v.capacity()<<endl;// 4. resize()：改变有效元素个数// 1：resize 到比当前size小，会截断元素v.resize(3);cout<<"调用 resize(3) 后，size: "<<v.size()<<", capacity: "<<v.capacity()<<endl;cout<<"当前元素：";for(intnum:v)cout<<num<<" ";cout<<endl;// 2.resize 到比当前size大，会用默认值（0）填充新位置v.resize(7);cout<<"调用 resize(7) 后，size: "<<v.size()<<", capacity: "<<v.capacity()<<endl;cout<<"当前元素：";for(intnum:v)cout<<num<<" ";cout<<endl;//3：resize 到比当前size大，并用指定值填充v.resize(10,100);cout<<"调用 resize(10, 100) 后，size: "<<v.size()<<", capacity: "<<v.capacity()<<endl;cout<<"当前元素：";for(intnum:v)cout<<num<<" ";cout<<endl;// 4. 再次验证empty()cout<<"最终状态下，vector是否为空："<<boolalpha<<v.empty()<<endl;}voidTestVector2(){size_t sz;vector<int>v;sz=v.capacity();cout<<"making v grow:\n";for(inti=0;i<100;++i){v.push_back(i);if(sz!=v.capacity()){sz=v.capacity();cout<<"capacity changed: "<<sz<<'\n';}}}intmain(){//testVector1();TestVector2();return0;}

vector 增删查改

那这里就要提一下了，vector没有实现输入输出流的重载。
但是我们可以通过下标的方式打印；

#include<iostream>#include<vector>usingnamespacestd;intmain(){vector<int>v={1,2,3,4,5};// 1. operator[]：像数组一样访问元素cout<<"1. 使用 operator[] 访问第3个元素："<<v[2]<<endl;v[2]=30;// 修改元素cout<<"修改后元素：";for(intnum:v)cout<<num<<" ";cout<<endl;// 2. push_back：尾插元素v.push_back(6);v.push_back(7);cout<<"2. 尾插6、7后元素：";for(intnum:v)cout<<num<<" ";cout<<endl;// 3. pop_back：尾删元素v.pop_back();cout<<"3. 尾删后元素：";for(intnum:v)cout<<num<<" ";cout<<endl;// 4. find：查找元素（注意是算法库函数，不是vector成员）autoit=find(v.begin(),v.end(),30);if(it!=v.end()){cout<<"4. 找到元素30，位置索引："<<it-v.begin()<<endl;}else{cout<<"4. 未找到元素30"<<endl;}// 5. insert：在指定位置插入元素it=v.insert(it,25);// 在30前面插入25cout<<"5. 插入25后元素：";for(intnum:v)cout<<num<<" ";cout<<endl;// 6. erase：删除指定位置元素it=find(v.begin(),v.end(),25);v.erase(it);cout<<"6. 删除25后元素：";for(intnum:v)cout<<num<<" ";cout<<endl;// 7. swap：交换两个vector的数据空间vector<int>v2={10,20,30};cout<<"7. 交换前 v：";for(intnum:v)cout<<num<<" ";cout<<endl;cout<<"交换前 v2：";for(intnum:v2)cout<<num<<" ";cout<<endl;v.swap(v2);cout<<"交换后 v：";for(intnum:v)cout<<num<<" ";cout<<endl;cout<<"交换后 v2：";for(intnum:v2)cout<<num<<" ";cout<<endl;return0;}

vector实例化其实不止是内置类型，也可以是vector<string>、vector<vector<int>>等自定义类型。
vector<vector<int>>这种类似于二维数组，遍历也是用双括号[][]来遍历；

#include<iostream>#include<vector>#include<string>usingnamespacestd;intmain(){// 1. vector<string> 实例化vector<string>str_vec;str_vec.push_back("Hello");str_vec.push_back("C++");str_vec.push_back("Vector");cout<<"1. vector<string> 元素："<<endl;for(conststring&s:str_vec){cout<<s<<" ";}cout<<endl;// 2. vector<vector<int>> 嵌套实例化（二维数组）vector<vector<int>>vec_vec;// 初始化3行4列的二维vectorfor(inti=0;i<3;++i){vector<int>row;for(intj=0;j<4;++j){row.push_back(i*10+j);}vec_vec.push_back(row);}cout<<"\n2. vector<vector<int>> 二维数组："<<endl;for(constvector<int>&row:vec_vec){for(intnum:row){cout<<num<<" ";}cout<<endl;}// 3. 访问嵌套vector的元素cout<<"\n3. 访问第2行第3列元素："<<vec_vec[1][2]<<endl;return0;}

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：

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>usingnamespacestd;#include<vector>intmain(){vector<int>v{1,2,3,4,5,6};autoit=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;return0;}

2. 指定位置元素的删除操作–erase

#include<iostream>usingnamespacestd;#include<vector>intmain(){inta[]={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return0;}

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。