std::vector : 用法與技巧

介紹

這篇文章的目的是為了介紹std::vector，如何恰當地使用它們的成員函數等操作。本文中還討論了條件函數和函數指針在迭代算法中使用，如在 remove_if()和for_each()中的使用。通過閱讀這篇文章讀者應該能夠有效地使用vector容器，而且應該不會再去使用C類型的動態數組了。

Vector總覽

vector是C++標準模板庫中的部分內容，它是一個多功能的，能夠操作多種數據結構和算法的模板類和函數庫。vector之所以被認為是一個容器，是因為它能夠像容器一樣存放各種類型的對象，簡單地說，vector是一個能夠存放任意類型的動態數組，能夠增加和壓縮數據。

為了可以使用vector，必須在你的頭文件中包含下面的代碼：

#include <vector>

vector屬於std命名域的，因此需要通過命名限定，如下完成你的代碼：

using std::vector;

或者連在一起，使用全名：

std::vector;

建議使用全局的命名域方式：

using namespace std;

在後面的操作中全局的命名域方式會造成一些問題。vector容器提供了很多接口，在下面的表中列出vector的成員函數和操作。

Vector的函數

c.assign(beg,end) 將[beg; end)區間中的數據賦值給c。

c.assign(n,elem) 將n個elem的拷貝賦值給c。

c.at(idx) 傳回索引idx所指的數據，如果idx越界，拋出out_of_range。

c.back() 傳回最後一個數據，不檢查這個數據是否存在。

c.begin() 傳回迭代器中的一個數據。

c.capacity() 返回容器中數據個數。

c.clear() 移除容器中所有數據。

c.empty() 判斷容器是否為空。

c.end() 指向迭代器中的最後一個數據地址。

c.erase(pos) 刪除pos位置的數據，傳回下一個數據的位置。

c.erase(beg,end) 刪除[beg,end)區間的數據，傳回下一個數據的位置。

c.front() 傳回地一個數據。

get_allocator 使用構造函數返回一個拷貝。

c.insert(pos,elem) 在pos位置插入一個elem拷貝，傳回新數據位置。

c.insert(pos,n,elem) 在pos位置插入n個elem數據。無返回值。

c.insert(pos,beg,end) 在pos位置插入在[beg,end)區間的數據。無返回值。

c.max_size() 返回容器中最大數據的數量。

c.pop_back() 刪除最後一個數據。

c.push_back(elem) 在尾部加入一個數據。

c.rbegin() 傳回一個逆向隊列的第一個數據。

c.rend() 傳回一個逆向隊列的最後一個數據的下一個位置。

c.resize(num) 重新指定隊列的長度。

c.reserve() 保留適當的容量。

c.size() 返回容器中實際數據的個數。

c1.swap(c2) swap(c1,c2) 將c1和c2元素互換。

同上操作。

vector c 創建一個空的vector。

vector c1(c2) 用c2拷貝c1

vector c(n) 創建一個vector，含有n個數據，數據均已缺省構造產生。

vector c(n, elem) 創建一個含有n個elem拷貝的vector。

vector c(beg,end) 創建一個以[beg;end)區間的vector。

c.~ vector () 銷燬所有數據，釋放內存。

operator[] 返回容器中指定位置的一個引用。

創建一個vector

vector容器提供了多種創建方法，下面介紹幾種常用的。

創建一個Widget類型的空的vector對象：

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.

創建一個包含500個Widget類型數據的vector：

vector vWidgets(500);

創建一個包含500個Widget類型數據的vector，並且都初始化為0：

vector vWidgets(500, Widget(0));

創建一個Widget的拷貝：

vector vWidgetsFromAnother(vWidgets);

向vector添加一個數據

vector添加數據的缺省方法是push_back()。push_back()函數表示將數據添加到vector的尾部，並按需要來分配內存。例如：向vector中添加10個數據，需要如下編寫代碼：

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

獲取vector中指定位置的數據

很多時候我們不必要知道vector裡面有多少數據，vector裡面的數據是動態分配的，使用push_back()的一系列分配空間常常決定於文件或一些數據源。如果你想知道vector存放了多少數據，你可以使用empty()。獲取vector的大小，可以使用size()。例如，如果你想獲取一個vector v的大小，但不知道它是否為空，或者已經包含了數據，如果為空想設置為-1，你可以使用下面的代碼實現：

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

訪問vector中的數據

使用兩種方法來訪問vector。

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

operator[]主要是為了與C語言進行兼容。它可以像C語言數組一樣操作。但at()是我們的首選，因為at()進行了邊界檢查，如果訪問超過了vector的範圍，將拋出一個例外。由於operator[]容易造成一些錯誤，所有我們很少用它，下面進行驗證一下：

分析下面的代碼：

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();
  }
}

我們使用 reserve() 分配了10個int型的空間，但並不沒有初始化。

你可以在這個代碼中嘗試不同條件，觀察它的結果，但是無論何時使用at()，都是正確的。

刪除vector中的數據

vector能夠非常容易地添加數據，也能很方便地取出數據，同樣vector提供了erase()，pop_back()，clear()來刪除數據，當你刪除數據的時候，你應該知道要刪除尾部的數據，或者是刪除所有數據，還是個別的數據。在考慮刪除等操作之前讓我們靜下來考慮一下在STL中的一些應用。

Remove_if()算法

現在我們考慮操作裡面的數據。如果要使用remove_if()，我們需要在頭文件中包含如下代碼：：

#include <algorithm>

Remove_if()有三個參數：

  1. iterator _First：指向第一個數據的迭代指針。
  2. iterator _Last：指向最後一個數據的迭代指針。
  3. predicate _Pred：一個可以對迭代操作的條件函數。

條件函數

條件函數是一個按照用戶定義的條件返回是或否的結果，是最基本的函數指針，或者是一個函數對象。這個函數對象需要支持所有的函數調用操作，重載operator()()操作。remove_if()是通過unary_function繼承下來的，允許傳遞數據作為條件。

例如，假如你想從一個vector中刪除匹配的數據，如果字串中包含了一個值，從這個值開始，從這個值結束。首先你應該建立一個數據結構來包含這些數據，類似代碼如下：

#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;

然後處理條件判斷：

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;
};

通過這個操作你可以從vector中有效地刪除數據：

// 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()能做什麼？

你可能會疑惑，對於上面那個例子在調用remove_if()的時候還要使用erase()呢？這是因為大家並不熟悉STL中的算法。 Remove(),remove_if()等所有的移出操作都是建立在一個迭代範圍上的，那麼不能操作容器中的數據。所以在使用remove_if()，實際上操作的時容器裡數據的上面的。思考上面的例子：

  1. szRemove = 「o」.
  2. vs見下面圖表中的顯示。

觀察這個結果，我們可以看到remove_if()實際上是根據條件對迭代地址進行了修改，在數據的後面存在一些殘餘的數據，那些需要刪除的數據。剩下的數據的位置可能不是原來的數據，但他們是不知道的。

調用erase()來刪除那些殘餘的數據。注意上面例子中通過erase()刪除remove_if()的結果和vs.enc()範圍的數據。

壓縮一個臃腫的vector

很多時候大量的刪除數據，或者通過使用reserve()，結果vector的空間遠遠大於實際需要的。所有需要壓縮vector到它實際的大小。 resize()能夠增加vector的大小。Clear()僅僅能夠改變緩存的大小，所有的這些對於vector釋放內存等就非常重要了。如何來解決這些問題呢，讓我們來操作一下。

我們可以通過一個vector創建另一個vector。讓我們看看這將發生什麼。假定我們已經有一個vector v，它的內存大小為1000，當我們調用size()的時候，它的大小僅為7。我們浪費了大量的內存。讓我們在它的基礎上創建一個vector。

std::vector vNew(v);

cout << vNew.capacity();

vNew.capacity()返回的是7。這說明新創建的只是根據實際大小來分配的空間。現在我們不想釋放v，因為我們要在其它地方用到它，我們可以使用swap()將v和vNew互相交換一下

vNew.swap(v);

cout << vNew.capacity();

cout << v.capacity();

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

現在是達到我的目的了，但是並不是很好的解決方法，我們可以像下面這麼寫：

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

你可以看到我們做了什麼？我們創建了一個臨時變量代替那個命名的，然後使用swap(),這樣我們就去掉了不必要的空間，得到實際大小的v。

結論

我希望這個文檔可以給那些使用STL vector容器的開發者很有價值的參考。我也希望通過閱讀這篇文章你可以放心地使用vector來代替C語言中的數據了。

本文轉載自互聯網，原作者不詳，本人進行了格式整理使之更加易於閱讀，並採用了一個新標題。

© 轉載需附帶本文連結，依 CC BY-NC-SA 4.0 釋出。

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細雨
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