std::vector : 用法与技巧

介绍

这篇文章的目的是为了介绍std::vector，如何恰当地使用它们的成员函数等操作。本文中还讨论了条件函数和函数指针在迭代算法中使用，如在 remove_if()和for_each()中的使用。通过阅读这篇文章读者应该能够有效地使用vector容器，而且应该不会再去使用C类型的动态数组了。

Vector总览

vector是C++标准模板库中的部分内容，它是一个多功能的，能够操作多种数据结构和算法的模板类和函数库。vector之所以被认为是一个容器，是因为它能够像容器一样存放各种类型的对象，简单地说，vector是一个能够存放任意类型的动态数组，能够增加和压缩数据。

为了可以使用vector，必须在你的头文件中包含下面的代码：

#include <vector>

vector属于std命名域的，因此需要通过命名限定，如下完成你的代码：

using std::vector;

或者连在一起，使用全名：

std::vector;

建议使用全局的命名域方式：

using namespace std;

在后面的操作中全局的命名域方式会造成一些问题。vector容器提供了很多接口，在下面的表中列出vector的成员函数和操作。

Vector的函数

c.assign(beg,end) 将[beg; end)区间中的数据赋值给c。

c.assign(n,elem) 将n个elem的拷贝赋值给c。

c.at(idx) 传回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range。

c.back() 传回最后一个数据，不检查这个数据是否存在。

c.begin() 传回迭代器中的一个数据。

c.capacity() 返回容器中数据个数。

c.clear() 移除容器中所有数据。

c.empty() 判断容器是否为空。

c.end() 指向迭代器中的最后一个数据地址。

c.erase(pos) 删除pos位置的数据，传回下一个数据的位置。

c.erase(beg,end) 删除[beg,end)区间的数据，传回下一个数据的位置。

c.front() 传回地一个数据。

get_allocator 使用构造函数返回一个拷贝。

c.insert(pos,elem) 在pos位置插入一个elem拷贝，传回新数据位置。

c.insert(pos,n,elem) 在pos位置插入n个elem数据。无返回值。

c.insert(pos,beg,end) 在pos位置插入在[beg,end)区间的数据。无返回值。

c.max_size() 返回容器中最大数据的数量。

c.pop_back() 删除最后一个数据。

c.push_back(elem) 在尾部加入一个数据。

c.rbegin() 传回一个逆向队列的第一个数据。

c.rend() 传回一个逆向队列的最后一个数据的下一个位置。

c.resize(num) 重新指定队列的长度。

c.reserve() 保留适当的容量。

c.size() 返回容器中实际数据的个数。

c1.swap(c2) swap(c1,c2) 将c1和c2元素互换。

同上操作。

vector c 创建一个空的vector。

vector c1(c2) 用c2拷贝c1

vector c(n) 创建一个vector，含有n个数据，数据均已缺省构造产生。

vector c(n, elem) 创建一个含有n个elem拷贝的vector。

vector c(beg,end) 创建一个以[beg;end)区间的vector。

c.~ vector () 销毁所有数据，释放内存。

operator[] 返回容器中指定位置的一个引用。

创建一个vector

vector容器提供了多种创建方法，下面介绍几种常用的。

创建一个Widget类型的空的vector对象：

vector vWidgets;

// ——

// |

// |- Since vector is a container, its member functions

// operate on iterators and the container itself so

// it can hold objects of any type.

创建一个包含500个Widget类型数据的vector：

vector vWidgets(500);

创建一个包含500个Widget类型数据的vector，并且都初始化为0：

vector vWidgets(500, Widget(0));

创建一个Widget的拷贝：

vector vWidgetsFromAnother(vWidgets);

向vector添加一个数据

vector添加数据的缺省方法是push_back()。push_back()函数表示将数据添加到vector的尾部，并按需要来分配内存。例如：向vector中添加10个数据，需要如下编写代码：

for(int i= 0; i<10; i++)
    vWidgets.push_back(Widget(i));

获取vector中指定位置的数据

很多时候我们不必要知道vector里面有多少数据，vector里面的数据是动态分配的，使用push_back()的一系列分配空间常常决定于文件或一些数据源。如果你想知道vector存放了多少数据，你可以使用empty()。获取vector的大小，可以使用size()。例如，如果你想获取一个vector v的大小，但不知道它是否为空，或者已经包含了数据，如果为空想设置为-1，你可以使用下面的代码实现：

int nSize = v.empty() ? -1 : static_cast(v.size());

访问vector中的数据

使用两种方法来访问vector。

  1. vector::at() 2、 vector::operator[]

operator[]主要是为了与C语言进行兼容。它可以像C语言数组一样操作。但at()是我们的首选，因为at()进行了边界检查，如果访问超过了vector的范围，将抛出一个例外。由于operator[]容易造成一些错误，所有我们很少用它，下面进行验证一下：

分析下面的代码：

vector v;
v.reserve(10);
for(int i=0; i<7; i++)
  v.push_back(i);
  try
  {
    int iVal1 = v[7]; // not bounds checked - will not throw
    int iVal2 = v.at(7); // bounds checked - will throw if out of range
  }
  catch(const exception& e)
  {
    cout << e.what();
  }
}

我们使用 reserve() 分配了10个int型的空间，但并不没有初始化。

你可以在这个代码中尝试不同条件，观察它的结果，但是无论何时使用at()，都是正确的。

删除vector中的数据

vector能够非常容易地添加数据，也能很方便地取出数据，同样vector提供了erase()，pop_back()，clear()来删除数据，当你删除数据的时候，你应该知道要删除尾部的数据，或者是删除所有数据，还是个别的数据。在考虑删除等操作之前让我们静下来考虑一下在STL中的一些应用。

Remove_if()算法

现在我们考虑操作里面的数据。如果要使用remove_if()，我们需要在头文件中包含如下代码：：

#include <algorithm>

Remove_if()有三个参数：

  1. iterator _First：指向第一个数据的迭代指针。
  2. iterator _Last：指向最后一个数据的迭代指针。
  3. predicate _Pred：一个可以对迭代操作的条件函数。

条件函数

条件函数是一个按照用户定义的条件返回是或否的结果，是最基本的函数指针，或者是一个函数对象。这个函数对象需要支持所有的函数调用操作，重载operator()()操作。remove_if()是通过unary_function继承下来的，允许传递数据作为条件。

例如，假如你想从一个vector中删除匹配的数据，如果字串中包含了一个值，从这个值开始，从这个值结束。首先你应该建立一个数据结构来包含这些数据，类似代码如下：

#include <vector>

enum findmodes
{
  FM_INVALID = 0,
  FM_IS,
  FM_STARTSWITH,
  FM_ENDSWITH,
  FM_CONTAINS
};

typedef struct tagFindStr
{
  UINT iMode;
  CString szMatchStr;
} FindStr;

typedef FindStr* LPFINDSTR;

然后处理条件判断：

class FindMatchingString : public std::unary_function
{
    public:
        FindMatchingString(const LPFINDSTR lpFS) : m_lpFS(lpFS) { }

        bool operator()(CString&amp; szStringToCompare) const
        {
            bool retVal = false;
            switch(m_lpFS->iMode)
            {
                case FM_IS:
                {
                    retVal = (szStringToCompare == m_lpFDD->szMatchStr);
                    break;
                }
                case FM_STARTSWITH:
                {
                    retVal = (szStringToCompare.Left(m_lpFDD->szMatchStr.GetLength()) == m_lpFDD->szWindowTitle);
                    break;
                }
                case FM_ENDSWITH:
                {
                    retVal = (szStringToCompare.Right(m_lpFDD->szMatchStr.GetLength()) == m_lpFDD->szMatchStr);
                    break;
                }
                case FM_CONTAINS:
                {
                    retVal = (szStringToCompare.Find(m_lpFDD->szMatchStr) != -1);
                    break;
                }
            }
            return retVal;
        }
    private:
        LPFINDSTR m_lpFS;
};

通过这个操作你可以从vector中有效地删除数据：

// remove all strings containing the value of
// szRemove from vector vs.
FindStr fs;
fs.iMode = FM_CONTAINS;
fs.szMatchStr = szRemove;
vs.erase(std::remove_if(vs.begin(), vs.end(), FindMatchingString(&fs)), vs.end());

Remove_if()能做什么？

你可能会疑惑，对于上面那个例子在调用remove_if()的时候还要使用erase()呢？这是因为大家并不熟悉STL中的算法。 Remove(),remove_if()等所有的移出操作都是建立在一个迭代范围上的，那么不能操作容器中的数据。所以在使用remove_if()，实际上操作的时容器里数据的上面的。思考上面的例子：

  1. szRemove = 「o」.
  2. vs见下面图表中的显示。

观察这个结果，我们可以看到remove_if()实际上是根据条件对迭代地址进行了修改，在数据的后面存在一些残余的数据，那些需要删除的数据。剩下的数据的位置可能不是原来的数据，但他们是不知道的。

调用erase()来删除那些残余的数据。注意上面例子中通过erase()删除remove_if()的结果和vs.enc()范围的数据。

压缩一个臃肿的vector

很多时候大量的删除数据，或者通过使用reserve()，结果vector的空间远远大于实际需要的。所有需要压缩vector到它实际的大小。 resize()能够增加vector的大小。Clear()仅仅能够改变缓存的大小，所有的这些对于vector释放内存等就非常重要了。如何来解决这些问题呢，让我们来操作一下。

我们可以通过一个vector创建另一个vector。让我们看看这将发生什么。假定我们已经有一个vector v，它的内存大小为1000，当我们调用size()的时候，它的大小仅为7。我们浪费了大量的内存。让我们在它的基础上创建一个vector。

std::vector vNew(v);

cout << vNew.capacity();

vNew.capacity()返回的是7。这说明新创建的只是根据实际大小来分配的空间。现在我们不想释放v，因为我们要在其它地方用到它，我们可以使用swap()将v和vNew互相交换一下

vNew.swap(v);

cout << vNew.capacity();

cout << v.capacity();

有趣的是：vNew.capacity()是1000，而v.capacity()是7。

现在是达到我的目的了，但是并不是很好的解决方法，我们可以像下面这么写：

std::vector(v).swap(v);

你可以看到我们做了什么？我们创建了一个临时变量代替那个命名的，然后使用swap(),这样我们就去掉了不必要的空间，得到实际大小的v。

结论

我希望这个文档可以给那些使用STL vector容器的开发者很有价值的参考。我也希望通过阅读这篇文章你可以放心地使用vector来代替C语言中的数据了。

本文转载自互联网，原作者不详，本人进行了格式整理使之更加易于阅读，并采用了一个新标题。

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