C++ Vector 使用总结

注意，在使用前要包含vector对应的头文件：

#include

vector是同一种类型的对象的集合，每个对象都有一个对应的整数索引值。和string对象一样，标准库负责管理存储元素的相关内存。我们把vector称为容器，是因为它可以包含其他对象。一个容器中的所有对象都必须是同一种类型的。我们将在第9章更详细地介绍容器。

使用vector之前，必须包含相应的头文件。本书给出的例子，都是假设已作了相应的using声明：

#include

using std::vector;

vector 是一个类模板（class template）。模板允许程序员编写单个类或函数定义，这个类和函数定义可用于不同的数据类型上。因此，我们可以定义保存string对象的 vector，或保存int值的vector，又或是保存自定义的类类型对象（如Sales_item对象）的vector。将在第16章介绍如何定义程序员自己的类模板。幸运的是，使用类模板时只需要简单了解类模板是如何定义的就可以了。

声明从类模板产生的某种类型的对象，需要提供附加信息，信息的种类取决于模板。以vector为例，必须说明vector保存何种对象的类型，通过将类型放在类模板名称后面的尖括号中来指定类型：

vector ivec; // ivec holds objects of type int

vector Sales_vec; // holds Sales_items

和其他变量定义一样，定义vector对象要指定类型和一个变量的列表。上面的第一个定义，类型是vector，该类型即是含有若干 int类型对象的vector，变量名为ivec。第二个定义的变量名是Sales_vec，它所保存的元素是Sales_item类型的对象。

vector不是一种数据类型，而只是一个类模板，可用来定义任意多种数据类型。vector类型的每一种都指定了其保存元素的类型。因此，vector和vector 都是数据类型。

3.3.1 vector对象的定义和初始化

vector类定义了好几种构造函数（2.3.3节），用来定义和初始化vector对象。表3-4列出了这些构造函数：

表3-4 几种初始化vector对象的方式

vector v1;	vector保存类型为T的对象。默认构造函数v1为空。
vector v2(v1);	v2是v1的一个副本。
vector v3(n, i);	v3包含n个值为i的元素。
vector v4(n);	v4含有值初始化的元素的n个副本。

1. 创建确定个数的元素

若要创建非空的vector对象，必须给出初始化元素的值。当把一个vector对象复制到另一个vector对象时，新复制的vector中每一个元素都初始化为原vector中相应元素的副本。但这两个vector对象必须保存同一种元素类型:

vector ivec1; // ivec1 holds objects of type int

vector ivec2(ivec1); // ok: copy elements of ivec1 into ivec2

vector svec(ivec1); // error: svec holds strings, not ints

可以用元素个数和元素值对vector对象进行初始化。构造函数用元素个数来决定vector对象保存元素的个数，元素值指定每个元素的初始值：

vector ivec4(10, -1); // 10 elements, each initialized to -1

vector svec(10, "hi!"); // 10 strings, each initialized to "hi!"

关键概念：vector对象动态增长

vector对象（以及其他标准库容器对象）的重要属性就在于可以在运行时高效地添加元素。因为vector增长的效率高，在元素值已知的情况下，最好是动态地添加元素。

正如第4章将介绍的，这种增长方式不同于C语言中的内置数据类型，也不同于大多数其他编程语言的数据类型。特别地，如果读者习惯了C或Java的风格，由于 vector元素连续存储，可能希望最好是预先分配合适的空间。但事实上，为了达到连续性，C++的做法恰好相反，具体原因将在第9章探讨。

虽然可以对给定元素个数的vector对象预先分配内存，但更有效的方法是先初始化一个空vector对象，然后再动态地增加元素（我们随后将学习如何进行这样的操作）。

2. 值初始化

如果没有给出元素的初始化式，那么标准库将提供一个值初始化的（value initialized）元素初始化式。这个由库生成的初始值用于初始化容器中的每个元素。而元素初始化式的值取决于存储在vector中元素的数据类型。

如果vector保存内置类型（如int类型）的元素，那么标准库将用0值创建元素初始化值：

vector fvec(10); // 10 elements, each initialized to 0

如果向量保存类类型（如string）的元素，标准库将用该类型的默认构造函数创建元素初始值：

vector svec(10); // 10 elements, each an empty string

第12章将介绍一些有自定义构造函数但没有默认构造函数的类，在初始化这种类型的Vector对象时，程序员就不能仅提供元素个数，还需要提供元素初始值。

还有第三种可能性：元素类型可能是没有定义任何构造函数的类类型。这种情况下，标准库仍产生一个带初始值的对象，这个对象的每个成员进行了值初始化。

习题

习题3.11 下面哪些vector定义不正确？

(a) vector< vector > ivec;

(b) vector svec = ivec ;

习题3.12 下列每个vector对象中元素个数是多少？各元素的值是什么？

(a) vector ivec1;

(b) vector ivec2(10);

(d) vector svec1;

(e) vector svec2(10);

(f) vector svec3(10,”hello”);

3.3.2 vector的操作

vector标准库提供许多类似于string对象的操作，表3-5列出了几种最重要的vector操作。

表3-5 vector操作

v.empty()	如果v为空，则返回true,否则返回false。
v.size()	返回v中元素的个数。
v.push_back(t)	在v的末尾增加一个值为t的元素。
v[n]	返回v中位置为n的元素。
v1 = v2	把v1的元素替换为v2中元素的副本。
v1 == v2	如果v1与v2相等，则返回true。
!=, <, <=, >, >=	保持这些操作符惯有的含义。

1. vector对象的size

empty和size操作类似于string类型的相关操作（3.2.3节）。成员函数size返回相应vector类定义的size_type的值。

使用size_type类型时，必须指出该类型是在哪里定义的。vector类型总是包括vector的元素类型：

vector::size_type // ok

vector::size_type // error

2. 向vector添加元素

push_back()操作接受一个元素值，并将它作为一个新的元素添加到vector对象的后面，也就是“插入（push）”到vector对象的“后面(back)”：

// read words from the standard input and store them as elements in a vector

string word;

vector text; // empty vector

while (cin >> word) {

text.push_back(word); // append word to text

}

该循环从标准输入读取一系列string对象，逐一追加到vector对象的后面。首先定义一个空的vector对象text。每循环一次就添加一个新元素到vector对象，并将从输入读取的word值赋予该元素。当循环结束时，text就包含了所有读入的元素。

3. vector的下标操作

vector中的对象是没有命名的，可以按vector中对象的位置来访问它们。通常使用下标操作符来获取元素。vector的下标操作类似于string类型的下标操作(3.2.3节)。

vector的下标操作符接受一个值，并返回vector中该对应位置的元素。vector元素的位置从0开始。下例使用for循环把vector中的每个元素值都重置为0:

// reset the elements in the vector to zero

for (vector::size_type ix = 0; ix != ivec.size(); ++ix)

ivec[ix] = 0;

和string类型的下标操作符一样，vector下标操作的结果为左值，因此可以像循环体中所做的那样实现写入。另外，和string对象的下标操作类似，这里用size_type类型作为vector下标的类型。

在上例中，即使ivec为空，for循环也会正确执行。ivec为空则调用size返回0，并且for中的测试比较ix和0。第一次循环时，由于ix本身就是0，则条件测试失败，for循环体一次也不执行。

关键概念：安全的泛型编程

习惯于C或Java编程的C++程序员可能会觉得难以理解，for循环的判断条件用!=而不是用<来测试vector下标值是否越界。C程序员难以理解的还有，上例中没有在for循环之前就调用size成员函数并保存其返回的值，而是在for语句头中调用size成员函数。

C++程序员习惯于优先选用!=而不是<来编写循环判断条件。在上例中，选用或不用某种操作符并没有特别的取舍理由。学习完本书第二部分的泛型编程后，你将会明白这个习惯的合理性。

调用 size成员函数而不保存它返回的值，在这个例子中同样不是必需的，但这反映了一个良好的编程习惯。在C++中，有些数据结构（如vector）可以动态增长。上例中循环仅需要读取元素，而不需要增加新的元素。但是，循环可以容易地增加新元素，如果确实增加了新元素的话，那么测试已保存的size值作为循环的结束条件就会有问题，因为没有将新加入的元素计算在内。所以我们倾向于在每次循环中测试size的当前值，而不是在进入循环时，存储size值的副本。

我们将在第7章学习到，C++中有些函数可以声明为内联（inline）函数。编译器遇到内联函数时就会直接扩展相应代码，而不是进行实际的函数调用。像size这样的小库函数几乎都定义为内联函数，所以每次循环过程中调用它的运行时代价是比较小的。

4. 下标操作不添加元素

初学C++的程序员可能会认为vector的下标操作可以添加元素，其实不然：

vector ivec; // empty vector

for (vector::size_type ix = 0; ix != 10; ++ix)

ivec[ix] = ix; // disaster: ivec has no elements

上述程序试图在ivec中插入10个新元素，元素值依次为0到9的整数。但是，这里ivec是空的vector对象，而且下标只能用于获取已存在的元素。

这个循环的正确写法应该是：

for (vector::size_type ix = 0; ix != 10; ++ix)

ivec.push_back(ix); // ok: adds new element with value ix

必须是已存在的元素才能用下标操作符进行索引。通过下标操作进行赋值时，不会添加任何元素。

警告：仅能对确知已存在的元素进行下标操作

对于下标操作符([]操作符)的使用有一点非常重要，就是仅能提取确实已存在的元素，例如：

vector ivec; // empty vector

cout << ivec[0]; // Error: ivec has no elements!

vector ivec2(10); // vector with 10 elements

cout << ivec[10]; // Error: ivec has elements 0...9

试图获取不存在的元素必然产生运行时错误。和大多数同类错误一样，不能确保执行过程可以捕捉到这类错误，运行程序的结果是不确定的。由于取不存在的元素的结果是未定义的，因而不同的实现会导致不同的结果，但程序运行时几乎肯定会以某种有趣的方式失败。

本警告适用于任何使用下标操作的时候，如string类型的下标操作，以及将要简要介绍的内置数组的下标操作。

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