C++ STL vector容器
简介
vector 容器是 STL 中最常用的容器之一，它和 array 容器非常类似，都可以看做是对 C++ 普通数组的“升级版”。不同之处在于，array 实现的是静态数组（容量固定的数组），而 vector 实现的是一个动态数组，即可以进行元素的插入和删除，在此过程中，vector 会动态调整所占用的内存空间，整个过程无需人工干预。
vector 常被称为向量容器，因为该容器擅长在尾部插入或删除元素，在常量时间内就可以完成，时间复杂度为O(1)；而对于在容器头部或者中部插入或删除元素，则花费时间要长一些（移动元素需要耗费时间），时间复杂度为线性阶O(n)。
vector 容器以类模板 vector<T>（ T 表示存储元素的类型）的形式定义在 <vector> 头文件中，并位于 std 命名空间中。因此，在创建该容器之前，代码中需包含如下内容：
#include <vector> using namespace std;
注意，std 命名空间也可以在使用 vector 容器时额外注明，两种方式都可以。
创建vector容器的几种方式
创建 vector 容器的方式有很多，大致可分为以下几种。
1) 如下代码展示了如何创建存储 double 类型元素的一个 vector 容器：
std::vector<double> values;
如果程序中已经默认指定了 std 命令空间，这里可以省略 std::。
注意，这是一个空的 vector 容器，因为容器中没有元素，所以没有为其分配空间。当添加第一个元素（比如使用 push_back() 函数）时，vector 会自动分配内存。
在创建好空容器的基础上，还可以像下面这样通过调用 reserve() 成员函数来增加容器的容量：
values.reserve(20);
这样就设置了容器的内存分配，即至少可以容纳 20 个元素。注意，如果 vector 的容量在执行此语句之前，已经大于或等于 20 个元素，那么这条语句什么也不做；另外，调用 reserve() 不会影响已存储的元素，也不会生成任何元素，即 values 容器内此时仍然没有任何元素。
还需注意的是，如果调用 reserve() 来增加容器容量，之前创建好的任何迭代器（例如开始迭代器和结束迭代器）都可能会失效，这是因为，为了增加容器的容量，vector<T> 容器的元素可能已经被复制或移到了新的内存地址。所以后续再使用这些迭代器时，最好重新生成一下。
2) 除了创建空 vector 容器外，还可以在创建的同时指定初始值以及元素个数，比如：
std::vector<int> primes {2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19};
这样就创建了一个含有 8 个素数的 vector 容器。
3) 在创建 vector 容器时，也可以指定元素个数：
std::vector<double> values(20);
第二个参数指定了所有元素的初始值，因此这 20 个元素的值都是 1.0。
值得一提的是，圆括号 () 中的 2 个参数，既可以是常量，也可以用变量来表示，例如：
- int num=20;
- double value =1.0;
- std::vector<double> values(num, value);
4) 通过存储元素类型相同的其它 vector 容器，也可以创建新的 vector 容器，例如：
- std::vector<char>value1(5, 'c');
- std::vector<char>value2(value1);
由此，value2 容器中也具有 5 个字符 'c'。在此基础上，如果不想复制其它容器中所有的元素，可以用一对指针或者迭代器来指定初始值的范围，例如：
- int array[]={1,2,3};
- std::vector<int>values(array, array+2);//values 将保存{1,2}
- std::vector<int>value1{1,2,3,4,5};
- std::vector<int>value2(std::begin(value1),std::begin(value1)+3);//value2保存{1,2,3}
由此，value2 容器中就包含了 {1,2,3} 这 3 个元素。
vector容器包含的成员函数
相比 array 容器，vector 提供了更多了成员函数供我们使用，它们各自的功能如表 1 所示。
| 函数成员 | 函数功能 |
|---|---|
| begin() | 返回指向容器中第一个元素的迭代器。 |
| end() | 返回指向容器最后一个元素所在位置后一个位置的迭代器，通常和 begin() 结合使用。 |
| rbegin() | 返回指向最后一个元素的迭代器。 |
| rend() | 返回指向第一个元素所在位置前一个位置的迭代器。 |
| cbegin() | 和 begin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改元素。 |
| cend() | 和 end() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改元素。 |
| crbegin() | 和 rbegin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改元素。 |
| crend() | 和 rend() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改元素。 |
| size() | 返回实际元素个数。 |
| max_size() | 返回元素个数的最大值。这通常是一个很大的值，一般是 232-1，所以我们很少会用到这个函数。 |
| resize() | 改变实际元素的个数。 |
| capacity() | 返回当前容量。 |
| empty() | 判断容器中是否有元素，若无元素，则返回 true；反之，返回 false。 |
| reserve() | 增加容器的容量。 |
| shrink _to_fit() | 将内存减少到等于当前元素实际所使用的大小。 |
| operator[ ] | 重载了 [ ] 运算符，可以向访问数组中元素那样，通过下标即可访问甚至修改 vector 容器中的元素。 |
| at() | 使用经过边界检查的索引访问元素。 |
| front() | 返回第一个元素的引用。 |
| back() | 返回最后一个元素的引用。 |
| data() | 返回指向容器中第一个元素的指针。 |
| assign() | 用新元素替换原有内容。 |
| push_back() | 在序列的尾部添加一个元素。 |
| pop_back() | 移出序列尾部的元素。 |
| insert() | 在指定的位置插入一个或多个元素。 |
| erase() | 移出一个元素或一段元素。 |
| clear() | 移出所有的元素，容器大小变为 0。 |
| swap() | 交换两个容器的所有元素。 |
| emplace() | 在指定的位置直接生成一个元素。 |
| emplace_back() | 在序列尾部生成一个元素。 |
除此之外，C++ 11 标准库还新增加了 begin() 和 end() 这 2 个函数，和 vector 容器包含的 begin() 和 end() 成员函数不同，标准库提供的这 2 个函数的操作对象，既可以是容器，还可以是普通数组。当操作对象是容器时，它和容器包含的 begin() 和 end() 成员函数的功能完全相同；如果操作对象是普通数组，则 begin() 函数返回的是指向数组第一个元素的指针，同样 end() 返回指向数组中最后一个元素之后一个位置的指针（注意不是最后一个元素）。
vector 容器还有一个 std::swap(x , y) 非成员函数（其中 x 和 y 是存储相同类型元素的 vector 容器），它和 swap() 成员函数的功能完全相同，仅使用语法上有差异。
如下代码演示了表 1 中部分成员函数的用法：
- #include <iostream>
- #include <vector>
- using namespace std;
- int main()
- {
- //初始化一个空vector容量
- vector<char>value;
- //向value容器中的尾部依次添加 S、T、L 字符
- value.push_back('S');
- value.push_back('T');
- value.push_back('L');
- //调用 size() 成员函数容器中的元素个数
- printf("元素个数为：%d\n", value.size());
- //使用迭代器遍历容器
- for (auto i = value.begin(); i < value.end(); i++) {
- cout << *i << " ";
- }
- cout << endl;
- //向容器开头插入字符
- value.insert(value.begin(), 'C');
- cout << "首个元素为：" << value.at(0) << endl;
- return 0;
- }
输出结果为：
元素个数为：3
S T L
首个元素为：C
