完整教程：C++之vector容器

欢迎来到Deven的代码之路！

目录

1.vector的介绍及使用

1.1vector的介绍

1.2vector的使用

1.2.1 vector的定义

1.2.2 vector iterator 的使用

1.2.3 vector 空间增长问题

1.2.4 vector 增删改查

1.2.5 vector迭代器失效问题

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。

2.指定位置元素的删除操作--erase

3.注意：Linux下，g++编译器对迭代器的失效的检测并不是非常严格，处理也没有vs下极端

4.与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效

2.vector深度剖析及模拟实现

2.1使用memcpy拷贝问题

2.2 动态二维数组理解

---

1.vector的介绍及使用

1.1vector的介绍

vector的文档介绍

使用STL的三个境界：能用，明理，能扩展

1.2vector的使用

下面列出哪些接口是重点掌握的。

1.2.1 vector的定义

构造函数声明	接口说明
vector()	无参构造
vector(size_type n,const value_type& val=value_type())	构造并初始化n个val
vector(const vector& x);	拷贝构造
vector(InputIterator first,InputIterator last);	使用迭代器进行初始化构造

1.2.2 vector iterator 的使用

iterator的使用	接口说明
begin + end	获取第一个数据位置的iterator/const_iterator，获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator
rbegin+rend	获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator

1.2.3 vector 空间增长问题

容量空间	接口说明
size	获取数据个数
capacity	获取容量大小
empty	判断是否为空
resize	改变vector的size
reserve	改变vector的capacity

• 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。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。
• 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，影响size。

// 测试vector的默认扩容机制
void TestVectorExpand()
{size_t sz;vector v;sz = v.capacity();cout << "making v grow:\n";for (int i = 0; i < 100; ++i){v.push_back(i);if (sz != v.capacity()){sz = v.capacity();cout << "capacity changed: " << sz << '\n';}}
}
vs：运行结果：vs下使用的STL基本是按照1.5倍方式扩容
making foo grow:
capacity changed: 1
capacity changed: 2
capacity changed: 3
capacity changed: 4
capacity changed: 6
capacity changed: 9
capacity changed: 13
capacity changed: 19
capacity changed: 28
capacity changed: 42
capacity changed: 63
capacity changed: 94
capacity changed: 141
g++运行结果：linux下使用的STL基本是按照2倍方式扩容
making foo grow:
capacity changed: 1
capacity changed: 2
capacity changed: 4
capacity changed: 8
capacity changed: 16
capacity changed: 32
capacity changed: 64
capacity changed: 128

void TestVectorExpandOP()
{vector v;size_t sz=v.capacity();v.reserve(100);for(int i=0;i<100;++i){v.push_back(i);if(sz != v.capacity()){sz=v.capacity();cout<<"capacity changed:"<

1.2.4 vector 增删改查

vector增删改查	接口说明
push_back	尾插
pop_back	尾删
find	查找（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口）
insert	在position之前插入val
erase	删除position位置的数据
swap	交换两个vector的数据空间
operator[]	数据访问

1.2.5 vector迭代器失效问题

迭代器的主要作用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 
#include 
using namesapce std;
int main()
{vector v{1,2,3,4,5,6};auto it=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底层原来旧空间被释放掉，而在打印时，it还使用的是释放之前的旧空间，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，若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<

2.指定位置元素的删除操作--erase

#include 
#include 
using namespace std;
int main()
{int a[]={1,2,3,4};vector v(a,a+sizeof(a)/sizeof(int));//查找3所在位置的iteratorvector::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<

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，删除之后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。

以下代码功能是删除vector中所有的偶数，哪个代码是正确的？

#include 
#include 
using namespace std;
int main()
{vector v{1,2,3,4};auto it=v.begin();while(it != v.end()){if(*it % 2==0)v.erase(it);++it;}return 0;
}
int main()
{vector v{1,2,3,4};auto it=v.begin();while(it != v.end()){if(*it % 2==0)it=v.erase(it);else++it;}return 0;
}

3.注意：Linux下，g++编译器对迭代器的失效的检测并不是非常严格，处理也没有vs下极端

// 1. 扩容之后，迭代器已经失效了，程序虽然可以运行，但是运行结果已经不对了
int main()
{
  vector v{1,2,3,4,5};
  for(size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
    cout << v[i] << " ";
  cout << endl;
  auto it = v.begin();
  cout << "扩容之前，vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
 // 通过reserve将底层空间设置为100，目的是为了让vector的迭代器失效
  v.reserve(100);
  cout << "扩容之后，vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
  // 经过上述reserve之后，it迭代器肯定会失效，在vs下程序就直接崩溃了，但是linux
下不会
  // 虽然可能运行，但是输出的结果是不对的
  while(it != v.end())
 {
    cout << *it << " ";
    ++it;
 }
  cout << endl;
  return 0;
}
程序输出：
1 2 3 4 5
扩容之前，vector的容量为: 5
扩容之后，vector的容量为: 100
0 2 3 4 5 409 1 2 3 4 5
// 2. erase删除任意位置代码后，linux下迭代器并没有失效
// 因为空间还是原来的空间，后序元素往前搬移了，it的位置还是有效的
#include 
#include 
int main()
{
  vector v{1,2,3,4,5};
  vector::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);
  v.erase(it);
  cout << *it << endl;
  while(it != v.end())
 {
    cout << *it << " ";
    ++it;
 }
  cout << endl;
  return 0;
}
程序可以正常运行，并打印：
4
4 5
// 3: erase删除的迭代器如果是最后一个元素，删除之后it已经超过end
// 此时迭代器是无效的，++it导致程序崩溃
int main()
{
  vector v{1,2,3,4,5};
 // vector v{1,2,3,4,5,6};
  auto it = v.begin();
  while(it != v.end())
 {
    if(*it % 2 == 0)
      v.erase(it);
    ++it;
 }
  for(auto e : v)
   cout << e << " ";
  cout << endl;
  return 0;
}
========================================================
// 使用第一组数据时，程序可以运行
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ g++ testVector.cpp -std=c++11
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ ./a.out
1 3 5
=========================================================
// 使用第二组数据时，程序最终会崩溃
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ vim testVector.cpp
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ g++ testVector.cpp -std=c++11
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ ./a.out
Segmentation fault

从上述例子可以看到：SGI STL中，迭代器失效后，代码并不一定会崩溃，但是运行结果肯定不对，如果it不在begin和end范围内，肯定会崩溃。

4.与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效

#include 
void Test()
{string s("hello");auto it=s.begin();//代码会崩溃，因为resize到20，string会进行扩容//扩容之后，it指向之前旧空间已经被释放了，该迭代器就失效了//后序打印时，再访问it指向的空间程序就会崩溃//s.resize(20,'!');while(it != s.end()){cout<<*it;++it;}cout<

迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。

2.vector深度剖析及模拟实现

2.1使用memcpy拷贝问题

假设模拟实现的vector中的reserve接口中，使用memcpy进行的拷贝，以下代码会发生什么问题？

int main()
{deven::vector v;v.push_back("1111");v.push_back("2222");v.push_back("3333");return 0;
}

问题分析：

1. memcpy是内存的二进制格式拷贝，将一段内存空间中内容原封不动的拷贝到另外一段内存空间中
2. 如果拷贝的是POD类型（普通旧数据类型），memcpy既高效又不会出错，但如果拷贝的是自定义类型元素，并且自定义类型元素中涉及到资源管理时，就会出错，因为memcpy的拷贝实际是浅拷贝。

结论：如果对象中涉及到资源管理时，千万不能使用memcpy进行对象之间的拷贝，因为memcpy是浅拷贝，否则会引起内存泄漏甚至程序崩溃。

2.2 动态二维数组理解

//以杨辉三角的前n行为例，假设n为5
void test(size_t n)
{//使用vector定义二维数组vv，vv中的每个元素都是vectordeven::vector> vv(n);//将二维数组每一行中的vector中的元素全部设置为1for(size_t i=0;i

deven::vector<deven::vector<int>> vv(n);构造一个vv动态二维数组，vv中共有n个元素，每个元素都是vector类型的，如果n为5时如下图所示：

vv中填充完成之后，如下图所示：