详解C++编程中的vector类容器用法

vector简介
vector是STL中最常见的容器，它是一种顺序容器，支持随机访问。vector是一块连续分配的内存，从数据安排的角度来讲，和数组极其相似，不同的地方就是：数组是静态分配空间，一旦分配了空间的大小，就不可再改变了；而vector是动态分配空间，随着元素的不断插入，它会按照自身的一套机制不断扩充自身的容量。

vector的扩充机制：按照容器现在容量的一倍进行增长。vector容器分配的是一块连续的内存空间，每次容器的增长，并不是在原有连续的内存空间后再进行简单的叠加，而是重新申请一块更大的新内存，并把现有容器中的元素逐个复制过去，然后销毁旧的内存。这时原有指向旧内存空间的迭代器已经失效，所以当操作容器时，迭代器要及时更新。

vector的数据结构
vector数据结构，采用的是连续的线性空间，属于线性存储。他采用3个迭代器_First、_Last、_End来指向分配来的线性空间的不同范围，下面是声明3个迭代器变量的源代码。

template<class _Ty, class _A= allocator< _Ty> > 
class vector{ 
... 
protected: 
iterator _First, _Last, _End; 
};

_First指向使用空间的头部，_Last指向使用空间大小（size）的尾部，_End指向使用空间容量（capacity）的尾部。例如：

int data[6]={3,5,7,9,2,4}; 
vector<int> vdata(data, data+6); 
vdata.push_back(6); 
...

vector初始化时，申请的空间大小为6，存放下了data中的6个元素。当向vdata中插入第7个元素“6”时，vector利用自己的扩充机制重新申请空间，数据存放结构如图所示：

简单描述一下。当插入第7个元素“6”时，vector发现自己的空间不够了，于是申请新的大小为12的内存空间（自增一倍），并将前面已有数据复制到新空间的前部，然后插入第7个元素。此时_Last迭代器指向最后一个有效元素，而_End迭代器指向vector的最后有效空间位置。我们利用vector的成员函数size可以获得当前vector的大小，此时为7；利用capacity成员函数获取当前vector的容量，此时为12。

vector容器类型
vector容器是一个模板类，可以存放任何类型的对象（但必须是同一类对象）。vector对象可以在运行时高效地添加元素，并且vector中元素是连续存储的。
vector的构造

函数原型：

template<typename T>
explicit vector();                 // 默认构造函数，vector对象为空
explicit vector(size_type n, const T& v = T());  // 创建有n个元素的vector对象
vector(const vector& x);
vector(const_iterator first, const_iterator last);

注：vector容器内存放的所有对象都是经过初始化的。如果没有指定存储对象的初始值，那么对于内置类型将用0初始化，对于类类型将调用其默认构造函数进行初始化（如果有其它构造函数而没有默认构造函数，那么此时必须提供元素初始值才能放入容器中）。

举例：

vector<string> v1;     // 创建空容器，其对象类型为string类
vector<string> v2(10);   // 创建有10个具有初始值（即空串）的string类对象的容器
vector<string> v3(5, "hello"); // 创建有5个值为“hello”的string类对象的容器
vector<string> v4(v3.begin(), v3.end()); // v4是与v3相同的容器（完全复制）

vector的操作（下面的函数都是成员函数）

bool empty() const;          // 如果为容器为空，返回true；否则返回false
size_type max_size() const;      // 返回容器能容纳的最大元素个数
size_type size() const;        // 返回容器中元素个数 
size_type capacity() const;      // 容器能够存储的元素个数，有：capacity() >= size() 
void reserve(size_type n);       // 确保capacity() >= n
void resize(size_type n, T x = T());  // 确保返回后，有：size() == n；如果之前size()<n，那么用元素x的值补全。

reference front();           // 返回容器中第一个元素的引用（容器必须非空）
const_reference front() const;          
reference back();           // 返回容器中最后一个元素的引用（容器必须非空）
const_reference back() const;

reference operator[](size_type pos);  // 返回下标为pos的元素的引用（下标从0开始；如果下标不正确，则属于未定义行为。
const_reference operator[](size_type pos) const; 
reference at(size_type pos);      // 返回下标为pos的元素的引用；如果下标不正确，则抛出异常out_of_range
const_reference at(size_type pos) const;

void push_back(const T& x);      // 向容器末尾添加一个元素     
void pop_back();            // 弹出容器中最后一个元素（容器必须非空）

// 注：下面的插入和删除操作将发生元素的移动（为了保持连续存储的性质），所以之前的迭代器可能失效
iterator insert(iterator it, const T& x = T());    // 在插入点元素之前插入元素（或者说在插入点插入元素）
void insert(iterator it, size_type n, const T& x);   // 注意迭代器可能不再有效（可能重新分配空间）
void insert(iterator it, const_iterator first, const_iterator last);

iterator erase(iterator it);      // 删除指定元素，并返回删除元素后一个元素的位置（如果无元素，返回end()）
iterator erase(iterator first, iterator last); // 注意：删除元素后，删除点之后的元素对应的迭代器不再有效。

void clear() const;          // 清空容器，相当于调用erase( begin(), end())

void assign(size_type n, const T& x = T());  // 赋值，用指定元素序列替换容器内所有元素
void assign(const_iterator first, const_iterator last);

const_iterator begin() const;     // 迭代序列
iterator begin();
const_iterator end() const;
iterator end();

const_reverse_iterator rbegin() const;
reverse_iterator rbegin();
const_reverse_iterator rend() const; 
reverse_iterator rend();

vector对象的比较（非成员函数）

针对vector对象的比较有六个比较运算符：operator==、operator!=、operator<、operator<=、operator>、operator>=。

其中，对于operator==和operator!=，如果vector对象拥有相同的元素个数，并且对应位置的元素全部相等，则两个vector对象相等；否则不等。
对于operator<、operator<=、operator>、operator>=，采用字典排序策略比较。

注：其实只需要实现operator==和operator!=就可以了，其它可以根据这两个实现。因为，operator!= (lhs, rhs) 就是 !(lhs == rhs)，operator<=(lhs, rhs) 就是 !(rhs < lhs)，operator>(lhs, rhs) 就是 (rhs < lhs)，operator>=（lhs, rhs) 就是 !(lhs, rhs)。

vector类的迭代器

vector类的迭代器除了支持通用的前缀自增运算符外，还支持算术运算：it + n、it - n、it2 - it1。注意it2 - it1返回值为difference_type（signed类型）。

注意，任何改变容器大小的操作都可能造成以前的迭代器失效。

实例
1.vector 的数据的存入和输出：

#include<stdio.h>
#include<vector>
#include <iostream>
using namespace std;
void main()
{
 int i = 0;
  vector<int> v;
  for( i = 0; i < 10; i++ )
 {
      v.push_back( i );//把元素一个一个存入到vector中
 }
对存入的数据清空
 for( i = 0; i < v.size(); i++ )//v.size() 表示vector存入元素的个数
 {
     cout << v[ i ] << " "; //把每个元素显示出来
 }
 cont << endl;
}

注：你也可以用v.begin()和v.end() 来得到vector开始的和结束的元素地址的指针位置。你也可以这样做：

vector<int>::iterator iter;
for( iter = v.begin(); iter != v.end(); iter++ )
{
  cout << *iter << endl;
}

2. 对于二维vector的定义。
（1）定义一个10个vector元素，并对每个vector符值1-10。

#include<stdio.h>
#include<vector>
#include <iostream>
using namespace std;
void main()
{
int i = 0, j = 0;
//定义一个二维的动态数组，有10行，每一行是一个用一个vector存储这一行的数据。
所以每一行的长度是可以变化的。之所以用到vector<int>(0)是对vector初始化，否则不能对vector存入元素。
vector< vector<int> > Array( 10, vector<int>(0) );
for( j = 0; j < 10; j++ )
{
 for ( i = 0; i < 9; i++ )
 {
  Array[ j ].push_back( i );
 }
}
for( j = 0; j < 10; j++ )
{
 for( i = 0; i < Array[ j ].size(); i++ )
 {
  cout << Array[ j ][ i ] << " ";
 }
 cout<< endl;
}
}

（2）定义一个行列都是变化的数组。

#include<stdio.h>
#include<vector>
#include <iostream>
using namespace std;
void main()
{
int i = 0, j = 0;
vector< vector<int> > Array;
vector< int > line;
for( j = 0; j < 10; j++ )
{
 Array.push_back( line );//要对每一个vector初始化，否则不能存入元素。
 for ( i = 0; i < 9; i++ )
 {
  Array[ j ].push_back( i );
 }
}
for( j = 0; j < 10; j++ )
{
 for( i = 0; i < Array[ j ].size(); i++ )
 {
  cout << Array[ j ][ i ] << " ";
 }
 cout<< endl;
}
}

(3)使用 vettor erase 删除指定元素

#include "iostream"
#include "vector"
using namespace std;
int main()
{
  vector<int> arr;
  arr.push_back(6);
  arr.push_back(8);
  arr.push_back(3);
  arr.push_back(8);
  for(vector<int>::iterator it=arr.begin(); it!=arr.end(); )
  {
    if(* it == 8)
    {
      it = arr.erase(it);
    }
    else
    {
      ++it;
    }
  }
  cout << "After remove 8:\n";
  for(vector<int>::iterator it = arr.begin(); it < arr.end(); ++it)
  {
    cout << * it << " ";
  }
  cout << endl;
}