C++ STL入门：vector与字符串流详解

引言

在前面的文章中，我们系统学习了 C++ 异常处理、IO 流体系等核心特性。从本文开始，我们将进入 C++ 标准库中最重要的组成部分——STL（Standard Template Library，标准模板库）的学习。

STL 包含三大核心组件：容器（Containers）、算法（Algorithms）和迭代器（Iterators）。本文将首先介绍字符串流（strstream）的用法作为过渡，然后深入讲解最常用的顺序容器——vector。

第一部分：字符串流 strstream

一、什么是字符串流

字符串流是一种特殊的内存流，它以字符数组作为输入/输出的缓冲区。可以理解为把字符串当作文件来读写。

#include <strstream> // 字符串流头文件（已废弃，但教材中常见） #include <sstream> // 现代 C++ 推荐的字符串流头文件

注意：<strstream>在 C++98 中已被标记为废弃（deprecated），C++17 中彻底移除。现代 C++ 应使用<sstream>中的istringstream、ostringstream、stringstream。但考虑到很多教材和旧代码仍在使用，本文会讲解两种方式。

二、输入字符串流 istrstream

从字符数组中读取数据，就像从文件中读取一样。

#include <iostream> #include <strstream> using namespace std; int main() { // 1. 创建字符流对象，绑定到字符数组 char buf[] = "123567"; istrstream iss(buf); // 2. 获取字符流的大小 iss.seekg(0, ios::end); // 移到末尾 streampos len = iss.tellg(); // 获取位置（即大小） cout << "字符流的大小: " << len << endl; // 3. 回到开头，逐个字符读取 iss.seekg(0, ios::beg); char c; int i = 0; while (i < len) { iss.get(c); cout << c; i++; } cout << endl; return 0; }

关键操作：

三、输出字符串流 ostrstream

向字符数组中写入数据，就像向文件中写入一样。

#include <iostream> #include <strstream> #include <cstring> using namespace std; int main() { // 1. 创建足够大的缓冲区 char* bufp = new char[1024]{0}; ostrstream oss(bufp, 1024); int opt = 0; while (1) { // 检查缓冲区是否已满 if (oss.tellp() >= 1024) break; cout << "1.录入一行 2.打印所有 3.清空 0.退出\n"; cin >> opt; if (opt == 0) break; else if (opt == 1) { // 录入一行数据 cin.get(); // 清除残留的换行符 char line[32] = ""; cin.getline(line, 32); oss.write(line, strlen(line)); // 写入内容 oss.put('\n'); // 写入换行符 } else if (opt == 2) { // 打印所有行 cout << string(30, '-') << endl; istrstream iss(bufp, (int)oss.tellp()); while (!iss.eof()) { char line[32] = ""; iss.getline(line, 32); cout << line << endl; } } else if (opt == 3) { // 清空缓冲区 oss.seekp(0); // 写指针回到开头 memset(bufp, 0, 1024); // 清零 } } delete[] bufp; return 0; }

关键操作：

四、字符串流的数据流向

五、现代 C++ 的替代方案（sstream）

#include <sstream> #include <string> // 输出字符串流 ostringstream oss; oss << "Hello" << 123 << 3.14; string result = oss.str(); // 获取写入的字符串 // 输入字符串流 istringstream iss("123 456 789"); int a, b, c; iss >> a >> b >> c; // 从字符串中格式化读取

第二部分：vector 容器

一、什么是 vector

vector是 C++ STL 中最常用的顺序容器，本质上是一个动态数组。

二、基本操作

#include <iostream> #include <vector> using namespace std; int main() { // 1. 创建 vector vector<int> v1(10); // 10 个元素，默认值为 0 vector<int> v2(10, 5); // 10 个元素，初始值都是 5 // 2. 尾部插入 v1.push_back(10); v1.push_back(20); v1.push_back(30); // 3. 访问元素 cout << v1[0] << endl; // 下标访问（不检查越界） cout << v1.at(1) << endl; // at() 访问（检查越界） cout << v1.front() << endl; // 第一个元素 cout << v1.back() << endl; // 最后一个元素 // 4. 删除尾部元素 v1.pop_back(); // 5. 大小和容量 cout << "size: " << v1.size() << endl; // 元素个数 cout << "capacity: " << v1.capacity() << endl; // 当前容量 cout << "empty: " << v1.empty() << endl; // 是否为空 // 6. 清空 v1.clear(); // 清空所有元素，size=0 return 0; }

三、迭代器

迭代器是 STL 的核心概念，可以理解为泛化的指针。

#include <iostream> #include <vector> using namespace std; int main() { vector<int> v1; v1.push_back(10); v1.push_back(20); v1.push_back(30); // 获取迭代器 vector<int>::iterator it1 = v1.begin(); // 指向第一个元素 vector<int>::iterator it2 = v1.end(); // 指向最后一个元素之后 // 使用迭代器遍历 for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); ++it) { cout << *it << " "; // 解引用获取元素值 } cout << endl; // C++11 范围 for 循环（底层使用迭代器） for (int val : v1) { cout << val << " "; } return 0; }

迭代器类型：

四、insert 与 erase

#include <iostream> #include <vector> using namespace std; int main() { vector<int> v1; v1.push_back(10); v1.push_back(20); v1.push_back(30); // 在指定位置插入 vector<int>::iterator it = v1.begin(); it = v1.insert(it, 8); // 在开头插入 8 v1.insert(it + 1, 7); // 在第二个位置插入 7 // 遍历打印 for (int val : v1) { cout << val << " "; // 输出: 8 7 10 20 30 } cout << endl; // 删除指定元素 v1.erase(v1.begin() + 1); // 删除第二个元素（7） // 删除范围 v1.erase(v1.begin(), v1.begin() + 2); // 删除前两个 return 0; }

insert 与 erase 的时间复杂度：

五、从数组创建 vector

#include <iostream> #include <vector> using namespace std; int main() { int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 通过数组创建 vector vector<int> v1(arr, arr + 5); // arr → 数组起始地址 // arr + 5 → 数组结束地址（最后一个元素之后） // 遍历打印 for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); ++it) { cout << *it << " "; } cout << endl; return 0; }

原理：vector的构造函数接受两个迭代器参数，[first, last)左闭右开区间。

第三部分：STL 算法初探

一、for_each 算法

for_each是 STL 中最常用的遍历算法，对区间内的每个元素执行指定操作。

#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> // STL 算法头文件 using namespace std; // 普通函数作为操作 void show(int item) { cout << item << " "; } int main() { vector<int> v1; v1.push_back(1); v1.push_back(2); v1.push_back(3); v1.push_back(4); v1.push_back(5); // 方式1：传入函数指针 for_each(v1.begin(), v1.end(), show); cout << endl; // 方式2：传入 Lambda 表达式（C++11） for_each(v1.begin(), v1.end(), [](int item) { cout << item << " "; } ); cout << endl; return 0; }

for_each 的三要素：

二、vector 的构造与拷贝

#include <vector> using namespace std; int main() { vector<int> v1 = {1, 2, 3, 4, 5}; // 多种拷贝构造方式 vector<int> v2 = v1; // 拷贝构造 vector<int> v3(v1); // 拷贝构造 vector<int> v4(v1.begin(), v1.end()); // 迭代器区间构造 vector<int> v5(v1.begin(), v1.begin() + 3); // 部分拷贝 return 0; }

第四部分：vector 使用要点

一、常用成员函数速查表

二、vector 扩容机制

vector<int> v; v.reserve(100); // 提前预留 100 个元素的空间，避免频繁扩容 for (int i = 0; i < 100; i++) { v.push_back(i); // 这些操作不会触发扩容 }

扩容建议：

• 如果预知元素数量，使用reserve()提前分配

• 扩容倍数通常是 1.5 或 2，具体取决于编译器实现

三、vector vs 数组

总结

一、字符串流要点

二、vector 核心要点

三、一句话记忆

vector 是会自动扩容的数组，用push_back在尾巴加东西，用迭代器从头到尾遍历，用for_each对每个元素执行操作。