找回密码
 注册
搜索
查看: 5963|回复: 0

使用::std::vector<>作为管理动态数组的优先选择

[复制链接]
发表于 2008-2-26 13:29:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:wangtianxing
2 ^0 N5 s0 a6 V" A8 L7 [, B
9 ^: K( I% Z- Z; x% ~原文出处:http://www.cpphelp.net/issue/vector.html
2 u; k$ K. x+ q( {2 H# Z* I& A/ {4 B: \3 A% F6 e$ N

1 w  E* ^& y0 h# ^6 P( D8 X9 u% }3 [' [; ~" c' ?
摘要: 本文介绍了C++标准库中的容器类vector,分析了它的优点,并且建议在应用程序中使用它作为动态数组的优先选择,而不是MFC的CArray<>等其他类模板。最后介绍了vector的接口和使用时的注意事项。
: m  M; [* F" c# d) ^2 E9 _1 h" `; b
在一些使用 MFC 的程序中,经常看到许多程序使用 CArray<>,由于 CArray<>的设计问题,造成使用它的代码的复杂化,增加了维护难度。因此建议使用 ::std::vector<> 代替 CArray<>。
% d; Z5 h) y/ X8 q$ M, [. k) r6 H  x
另外,也看到一些程序在用 malloc/realloc/free/new[]/delete[] 等手工管理内存。在应用程序中,手工管理内存是容易导致错误的,应该用 ::std::vector<> 之类的对象来管理动态数组。
3 t: S- e# g+ s% I5 E/ x+ H/ u1 s3 K, s  I; w; I3 w% P5 m# L; ]
由于 MSDN 中关于 ::std::vector 的内容较少,我们在这里做一些介绍,供参考。4 z' L! z  Z0 H  d" x) l5 r

! O0 C5 Q& ?" X# s6 `1 j# \不熟悉 CArray<>/WIN32 也没关系,这里提到它们的地方并不太多。% O" t" |/ H9 J; `8 i4 ^9 A8 E

' a* [& n! F2 e6 I/ ?( m# \1. CArray<> VS ::std::vector<> ?4 Q' r4 H; _( Y  @* u: h$ p+ Q
CArray<> 和 ::std::vector<> 一样,都是模板类,用于管理任意类型的对象的动态数组。都在解构时释放所管理的动态内存。因此都可以用于代替手工动态数组管理。1 A. y& e, [5 V0 P& m
+ |% {$ P9 V! t; l0 u: {* I% {4 W
但是,CArray<> 是在 C++ 标准化之前很多年(VC++2.0时代)设计的,当时对 C++程序设计,面向对象程序设计,模板程序设计等技术认识严重不足,尤其是当时对面向对象技术的错误信仰与宣传,造成 CArray<> 的设计有重大错误。
/ F% s( ?* U$ F  E5 q' v$ ^3 X
9 E0 R# Z; H1 t9 w! [8 s6 u在 C++ 语言标准化以后(1998),以及 VC++ 6.0 出世以后,提供了标准的::std::vector<> 模板,基本上在任何方面都要优于 CArray<>。Microsoft 由于要支持老的程序,因此一直保留了 CArray<>,但显然并没有打算按照新的思想去发展它(至少应该提供operator=(CArray const&)吧)。
9 e" A9 [9 T6 Y" r# D& Y" r
( x2 f0 T  g4 B( s& {  m0 M概括起来,CArray<> 与 ::std::vector<> 有以下不同:
* i$ _2 [5 l4 J* e/ h4 U* [2 H. s- _+ w  w
1) CArray<> 是 MFC 中的,::std::vector<> 存在于任何标准的 C++ 实现中。因此,你用熟了 CArray<> 也只能在 MFC 中用,若用熟了 ::std::vector<>,你可以在任何平台的任何 C++ 编译器下使用。使用标准的部件也有利于别人理解你的程序。 . CArray<> 继承了 CObject,仅仅为了实现 serialization,这是不恰当的, 违反了 "You don't pay for what you don't use." 的 C++ 设计原则。::std::vector<> 没有继承任何东西,只是实现了管理一个动态数组该做的事。
: q( L: x* w1 D% [; Y# G
1 x2 S+ s+ B  ]) ]2) CArray<> 不是一个恰当的值类型,例如下列操作都是不合法的:
; a7 N7 Y) R" c% _/ f/ s) [0 B
" d$ V! X% s- l/ u# _CArray<int,int> a;
+ M8 i8 Y3 V/ L. lCArray<int,int> b(a);  // error, must use Copy().2 W/ `' j. X: z' _$ s( w: }
b = a;        // error, must use Copy().
: Y! F7 Y/ Y" gb == a;       // error, you must write your own.
4 [4 Z4 W' G3 `9 j" W8 Ab < a;        // error, you must write your own.
: H* P+ Z' _- T' a/ q1 t9 X& Z8 C与 CArray<> 相反,::std::vector<> 是一个认真设计的值类型,天生是可以拷贝构造和可赋值的。如果 T 是可比较的,那么 ::std::vector<T> 将自动地是可以比较的。4 V/ Z' {) ?% Y  ~. X
& L! r. W( }7 U
此外,由于涉及到四个特殊成员函数;! q3 o. M% V0 Z4 |! I4 `

2 D; w4 K( \5 Y# [7 m. ^T(); // 缺省构造函数(default constructor)
% f9 ^$ y4 h. T) `~T(); // 解构函数(destructor)
! t" D# X  W4 }2 gT( T const& ); // 拷贝构造函数) H+ b) {7 g% n$ M3 N4 k
T& operator=( T const& ); // 拷贝赋值函数( B8 z6 ]1 H+ E  N1 D) \. P
的自动生成,如果使用 CArray() 作为 T 的成员变量,那么上述的四个特殊函数中的后两个将无法自动生成,需要手工写:
, j3 H  p4 @0 A+ s1 Q2 E) ?6 C7 i6 \
, k9 S" W8 k0 V. M2 v struct T
8 n" [2 \5 a  q2 {0 t{$ I& q7 v) _+ G" {% }! D: B2 i
   T() {}- Z2 U, M# L7 }7 p7 D
   T( T const& t )
( ~$ n4 |  E1 x, y# C( U, y   {# {) F! ^$ h: v" S3 g/ a
       a_.Copy( t.a_ );/ @. \& f3 M. A* |
       i_ = t.i_;
3 n9 ^/ `9 f5 Y, k       d_ = t.d_;0 W- Z' ~& ?' G7 ]3 d# {* z! b
       s_ = t.s_;
. E2 f+ V* o% k' d  m. G   }
' P/ _" q1 R# d+ n+ H' g: f' k& E+ t   T& operator = ( T const& t )) O7 N' ?8 g. T- j6 s
   {
( _% {4 P* Y4 E$ j       if( this != &t )9 Z% J# n% Z# r4 x/ O# z  _+ J8 O  a
       {2 w; ~* d1 `5 r3 M+ I. `3 @
           a_.Copy( t.a_ );$ V4 Q8 O7 _, o- U2 C( l
           i_ = t.i_;8 o' O  G3 ^# F% f) K% l/ o" [) d8 |' Z4 K2 g
           d_ = t.d_;1 k' C; K9 Q$ }. X7 O1 j
           s_ = t.s_;
: `+ B, {5 z7 g2 x" W/ ^8 P; W8 W, _. w       }" h  v+ N" s5 `2 b  M8 P+ o# u
       return *this;. I1 x- `+ o# P! K/ R
   }
8 ?8 A) X( F; F2 L2 c1 F! ?private:4 {8 L' @$ F9 V; p& j. h) c4 s# m
   CArray<int,int> a_;0 b% y- x2 g% W& E+ s4 ?: @. D) a& O
   int i_;  K" e( h9 ]) |2 _% z, s
   double d_;6 p8 D7 v) I$ i! X) T
   ::std::string s_;
6 ]9 B* o5 d" g3 G. B+ C! j$ E};4 G8 G" [7 Q) b7 P" ]7 }3 h3 v7 F
如果使用 ::std::vector<>:# C6 x+ |. Q! S0 ?4 e* c" O1 Z

  c6 C' F3 i2 M7 T- [- Vstruct T
. W) E+ r/ l; I5 M{7 J+ M$ d- c. o) d# ?
private:' J+ @: ~: K9 l3 X
   ::std::vector<int> a_;) C, ~+ u' t) \
   int i_;
; o3 |% |" ^# t/ l, D* B" [   double d_;
( n  b" j5 z! _4 T$ e  D3 O( b   ::std::string s_;5 ]9 ~/ K& ?; C% m& ~
};1 f. Q. }1 m  n: w
上面列出的三个特殊成员函数都不需要写。好处是明显的:当你增减 T 的成员变量时,你不必到0 h' O& D% p% D( I& q& ]: L. c
T(T const&) 和 operator=() 中去相应地增减。8 u3 m1 D4 K% }* L7 @* Z
$ C  w: M/ C) F1 R+ S' N. y) d  S/ g) J
3) 没有现成的算法可以对 CArray<> 进行操作,而标准 C++ 里的标准算法大多都可以直接在4 p5 P0 X( J! k- O& @2 E5 b5 T
::std::vector<> 上运行。例如:
/ n' `/ X) }/ P9 @3 p' o# a  R+ V
static int const init_vals[] = { 3, 1, 4, 1, 6, 9 };
* P  |$ N+ S; i& S) `; Pvector<int> a( init_vals, init_vals + 6 );
  c2 g5 q( M% J/ j$ L*find( a.begin(), a.end(), 6 ) = 5;    // 把6改成59 C7 t0 J) @9 o4 J9 G
sort( a.begin(), a.end() );    // 排序。
7 {9 t8 ?8 e: g可以说,CArray<> 的主要设计错误是把一个本来应该是一个简单的“值”类型的东西设计成一个难用的“对象”类型了。所有的“值”的好特性都丧失了,但那些从CArray<>继承的派生类呢?
0 J: l  J5 X* C# Y$ X1 r- A2 ^( h4 M+ m1 K9 z
CByteArray等的问题与 CArray<> 的问题一样,甚至更多(例如,CPtrArray,永远不要用)。# U' n- A5 K) K# ^' l

7 O' P1 M2 p' ]: @+ f同样,其他的 MFC container 模板,象 CMap<>, CList<> 等,都有类似问题,都应该用( z, s; `/ a" N8 y) w
::std::map<>,::std::list<> 等设计更好的东西代替。
0 p' b  |" L# j/ n9 `
2 P  i( `$ o2 w% v- ?+ ^2. ::std::vector<> 在哪里?7 X& Q2 [9 R8 f
::std::vector<> 在头文件 <vector> 中定义:
5 y) }9 F* u6 v4 @6 V% ~  h5 W/ B1 a- J" W
(注意,标准的 C++ 头文件都没有 .h 后缀,有 .h 的文件是与 C 兼容的,或支持老的不标准的东西,象 <iostream.h>。)
- V4 v; p6 Y# B. }% ^) i/ T+ T" I; ]
- r3 o  [  u+ m: m4 V- Rnamespace std
8 ]4 V' }9 z, {{
$ B8 h+ d, N% m1 Z( y2 r    template<typename T, typename A = allocator<T> >4 O+ l; a) e3 X1 p2 D! Z$ Z
    struct vector
" H% A$ |- n2 D8 v    {. h8 j* M6 t- u
        // 具体内容稍后讨论) \% M$ ]5 h$ d: S; N$ ^/ b0 K4 |6 E8 H
    };$ q/ o, s! W+ A, l* i
$ M% L  U6 E7 j

. ]7 u& `9 n: @! U    template<typename T, typename A>
+ w( z( l" k3 t5 M- F- p' U" F. x- g        bool operator == ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );; |2 T$ w& K; A% n
    template<typename T, typename A>) B+ `! |6 Y0 P0 O3 W1 s( S
        bool operator != ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );, R9 y. a) d" l' \- P( n
    template<typename T, typename A>5 D8 `5 g7 X5 i8 q* T3 `% @
        bool operator < ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
0 q: `7 Z6 e9 \    template<typename T, typename A>0 V2 a" q% |( k1 i) z
        bool operator >= ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );9 f" P# N- Y2 O. D0 k
    template<typename T, typename A>
7 e% o" H8 s: Q' ~8 C! [4 c4 ?5 N        bool operator > ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
( Q1 T5 `4 S1 A. r- ~    template<typename T, typename A>
3 y/ r& D) Q3 d4 ^        bool operator >= ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
& X$ R3 k; d3 p; \}
( h6 S* \- H7 Y2 X4 \/ |vector<> 定义在 namespace std 中,使用时为了减少击键次数,通常使用一个类型定义缩短类型名称:
& @* y0 l7 g, K6 H' v8 q" X) ~# o! [' J) z' ^5 e
#include <vector>
0 @# Z8 F; J* B* ~& f* m! O8 dtypedef ::std::vector<int> IntVector;
- O: ^  u5 R, S; nIntVector a;  ~% {: x+ _# S5 k" Z
IntVector b( a );
: {. y$ W$ e) Z2 P5 wIntVector c;; {0 V$ D! e, t, [
c = b;+ \; i. `0 i7 K
assert( a == c );$ f1 _1 U* R$ G
请注意 <vector> 中定义了六个 vector<T,A> 的比较函数。这些函数只在真的用到时才会被实例化,才会要求 T 也提供 operator==() 和 operator<()。
$ S4 k1 n5 p9 W; O4 ]' g# T- p# f+ H6 w2 z
另外,A = alloctor<T>:用于提供一个用户定义的存储管理类。由于这个参数很少用到,而且在 VC++6 的实现中有问题,不能用,因此以下的讨论忽略这一部分的内容。2 i) w$ I8 a$ ^: O4 a  T# a

2 W% ?( {5 u* o+ X( e# N: u3. ::std::vector<> 中的类型定义1 T" X1 K. \9 E6 {
vector<> 中定义了一些类型,下面只列出常用的:/ R9 H6 @% u) X7 ^! L$ [' e0 i9 u% D

) q: z' g$ A8 ?7 d, X# Ztypedef T value_type;
/ k7 M. A' _4 Y$ h, ]: ], [( |typedef T0 iterator;) W6 N* L; A) d. w, o
typedef T1 const_iterator;: s7 t: c# E$ l$ J
typedef T2 reverse_iterator;+ r. e, i) u* Q0 F* i- N5 S
typedef T3 const_reverse_iterator;
: C% Q! p. d, b/ b1 Q0 U2 `" ?( q
value_type 就是 vector<T> 的元素类型,也就是 T。当写通用的算法处理任意类型的 vector<> 或其他容器类型时是很有用的。/ R: N7 a& O+ ~; P+ a

/ X+ ?- @+ Q6 h5 \iterator/const_iterator 是两个 vector<> 的实现定义的未知类型,用于访问vector<> 中的元素,类似于 T*/T const* 指针,他们的区别是一个指向的元素可被修改,另一个只可以读:
" N0 j. h7 Y  q5 i$ ~5 O7 \/ G7 o- r- d2 ^: g* X
typedef ::std::vector<int> IntVector;* w1 h/ P/ H0 \" U: R. q
IntVector::iterator iter;
* G. f6 Y* {' U7 h; F+ K+ SIntVector::const_iterator c_iter;
8 {# h! n' z$ f8 i// ...
0 ?( O9 V+ \; M. i4 Q  U++iter; iter++; // ok: increment, post-increment.
, c+ Q8 L: s& D& M--iter; iter--; // ok: decrement, post-decrement.
" O# e6 V5 @6 l: ~6 }++c_iter; c_iter++; // ok: increment, post-increment.4 Q0 ^: u- Z4 w3 [  `6 W
--c_iter; c_iter--; // ok: decrement, post-decrement.* I* o) _6 x) m4 J
*iter = 123; // ok.) ~7 V+ r  ], X7 V+ |
int k = *iter; // ok.
+ M) W. `$ d( |5 Zk = *--c_iter; // ok.) v! z& A' q, }% P7 p
*c_iter = k; // error.
1 y2 O" `$ l, [  Q% Y5 vc_iter = iter; // ok: iterator is convertible to const_iterator.  z6 e; K. \- M3 Y9 d$ S& R  T9 B
iter = c_iter; // error: can't convert const_iterator to iterator.
; W! b+ _6 J8 g4 h2 G在使用上 iterator/const_iterator 和 T*/T const* 基本相同,事实上有些vector<> 的实现里就是用 T*/T const* 实现 iterator/const_iterator 的,但又不可以把 iterator/const_iterator 当作真正的 T*/T const*:4 m9 D3 h5 _5 o2 }0 O
" Q* c  H; _6 d, D& R
T* p = iter; // may fail to compile.) y. B/ A' U" [
T const* q = c_iter; // may fail to compile.( r2 _7 x# T5 c7 j- n. x$ Z$ W! A
reverse_iterator/const_reverse_iterator 与 iterator/const_iterator 类似,但以相反的次序(从尾至头)访问 vector 中的元素。6 t$ e) v- d( J+ W" C; j

* l( ]: R+ f4 R! w0 C各种各样的 iterator 在 STL 中有特别重要的意义,但这里我们不做具体介绍。只要理解通过 iterator 可以访问 vector 中的元素,大概相当于一个指示位置的指针就行了。
8 `- K) @; e* n' L0 n5 b
3 O+ a0 |. r1 |  j0 T4. ::std::vector<> 的构造8 [7 o1 A4 J( D% j7 h8 X6 H
vector<> 提供了以下构造函数:(忽略 allocator 参数)3 w% H3 o; s7 q1 J. ~

; z+ F1 G) _# d* K7 }% D$ r3 |vector();) [6 Y5 G1 U7 Q/ I" m5 d! ~' W; i
vector( size_t n, T const t=T() );- ?' X3 I; H$ A% ^+ c
vector( vector const & );+ h; E7 ^. {! C) P! |
vector( const_iterator first, const_iterator last );
1 f8 ?6 V5 x6 E' x. N7 S8 Q1) vector();
# e3 e+ G! p! U1 b2 N( _. H+ ]& I7 I* @/ ]7 x6 m/ P
构造一个空的 vector,不包含任何元素。
0 \# k' p- e" w3 O+ @
2 o) E/ g2 {. M* hIntVector v1; // 空的整数向量。0 O$ p  n' V9 J2 }& l1 M$ E0 s9 X
2) vector( size_t n, T const t=T() );; W7 {5 C' ]  Q- e
& A/ Q0 L7 B7 \& I' N+ ^
构造一个 n 个相同元素 t 组成的 vector。如果不给出 t,那么将用 T() 做缺省值:
* c; e0 y5 P8 `- i: Y
2 f( P8 N: j* S; d% j; iIntVector v2( 100, 1234 ); // 100 个 1234.3 w# P  z9 ~  b( N
IntVector v3( 100 ); // 100 个 0。
. ?/ d: L3 g' N3) vector( vector const& other );1 v+ b# P1 Q/ }5 k: D- p* B

$ p6 {) p% x* B# W" _复制构造函数,复制 other 中的内容:
- E2 I' z. s2 C, P3 T
) M- \8 g  u$ j% C3 x& [( cIntVector v4( v2 ); // 100 个 1234。5 O3 B5 o. A% f
4) vector( const_iterator first, const_iterator last );8 d$ \$ A8 B* i% L
4 ^* `/ S4 ^2 A6 Q1 p6 y/ ^
事实上,这个构造函数应该为
1 o/ |- c- J+ \  f: ^# X- z. y; D  n9 h$ |. B
template<typename Iter>
' W6 H# O5 n& ~5 F/ s% o' x    vector( Iter first, Iter last );
, O2 @. I* O% A% R) F& g5 J9 ~& ?即拷贝任意的序列 [first,last) 到 vector 中。由于 VC++6sp0 编译程序的限制, Iter 被换为 const_iterator 了。不过,碰巧 const_iterator就是 T const*,所以可以如下使用:
! O; N& F+ m5 e+ p# E$ H- U$ }4 n, g7 _9 V( q& H
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
+ e# @/ k- V% F2 \IntVector v5( a, a + 5 ); // {1,2,3,4,5}
* d: Y: u5 J8 G: U, M4 pIntVector v6( v5.begin() + 2, v5.end() ); // {3,4,5}
/ r1 s" U3 E9 w! Z! C5. 访问 vector<> 中的元素
% i) z6 }/ _7 z) f: _: V* h以下成员函数/运算符用于访问 vector 中的一个元素:4 a" p& L) K% F7 z4 L3 y) C2 l
, u" D  N/ ~0 f9 m( P7 A8 X
T& at( size_t n );
6 `( _' u$ d( j. s8 D# c% n. UT const& at( size_t n ) const;
6 s+ N; ~; n# P# |) w; s* r4 U/ mT& operator [] ( size_t n );
& }& S- X5 J3 ?( }, `: z( \# UT const& operator [] ( size_t n ) const;# C/ l4 [1 }: M  ^
T& front();
3 k! T  c3 ~: [2 s( I3 G. yT const& front() const;; |: u% S- I7 T+ {( [% ^3 I  O  f
T& back();
4 y4 t, T3 A, Z* g. x4 Q, vT const& back() const;2 x" a: ]. h/ b  m
请注意,由于 vector 是一个“值”语义的对象,所有的操作函数都必须严格保证 const 的正确性。所以,所有的元素访问方法都有 const 和非 const两个版本。3 z: x+ G" q& Q* e" d4 x

5 [, ?9 h3 i1 Y2 Z" z& T, Q0 cat(n) 和 operator [] (n) 都返回下标为 n 的元素的引用,他们的区别是,at() 进行下标越界检查,若发现越界,抛出 range_error 异常,operator[]不进行下标检查。) q0 o, Y( c6 R  `& L3 s

  u3 A! N4 a3 x# b+ q5 V4 Efront() 返回下标为 0 的元素的引用,back() 返回最后一个元素的引用。; o  f# {' n) Q# H" U

5 h8 r) d& r1 `: v* t0 \int a[] = { 4, 1, 4, 1, 5, 8 };
, B$ l0 U; X( Z' C* Q- n3 k# _  b4 UIntVector v( a, a + 6 );
8 Q$ }- I+ _5 k8 ~( ?// 使用 front(), back():
* A7 X0 R6 f) ~2 J8 G) E4 I8 p7 h( Ev.front() = 3;
8 x3 \& g* u( t3 Uv.back() = 9;
0 ]3 D1 s3 c& F0 A' u* y  y// 使用 operator [] ():$ s( K7 U4 ]" Q1 m3 t8 h
for( size_t i = 0; i < v.size(); ++i )
5 D) \! b+ N- {  D1 Q- ~. q9 K::std::cout << v[i] << '\n';) x4 C! I5 E  r& a# M; J
6. ::std::vector<> 的存储管理
- i! ?: D* D+ i; _以下成员函数用于存储管理:4 I! j8 P6 ~' @- x: ]  `$ z* B
9 N" P8 q! T+ J6 p$ T9 @
void reserve( size_t n );8 G+ V# i) R* e4 E2 l
size_t capacity() const;; T) R. ^* [' I* u1 |$ c; c
void resize( size_t n, T t=T() );
8 Y& `1 e, _% W0 H5 u! _) y, Z0 U% x$ pvoid clear();  l7 H$ c4 `& o/ b9 t3 w7 V
size_t size() const;) r( O8 ~1 [, f, a  {$ Q
bool empty() const { return size() == 0; }6 \* A: C0 V! S
size_t max_size() const;
- \/ ^) V( `6 {- Y7 ~0 j
7 n* q: N. F9 |8 V6 h* V另外,push_back(), insert() 等也涉及到存储管理,后面另行介绍。
& b9 h& ?! H! \/ j- G& o& `* S
! `$ ]+ `6 L, \1) max_size(); J6 _3 I4 k- z" g2 H" n' N% r
) N% F9 e1 O1 j) H5 G. |3 x
返回 vector<T> 理论上可以装的最多 T 的个数。这只是一个理论上的数字, 大概是 4GB/sizeof(T),没有多大实用价值。在程序中不要用。
  q. ]( Q3 r" ]+ o0 n3 s5 V
; S. B  F2 z: m! I" g1 h# r$ k2) size()- ]/ Y2 @/ F9 ~  X5 `$ e3 s

, k" t+ m1 A7 j返回 vector<T> 中实际装的 T 的个数。相当于 CArray<>::GetSize()。7 j; N$ ?5 y4 O. u5 i
9 a* M: u0 _# @
3) empty()9 k. R( t- S2 Z# r5 r8 r
/ p4 ]$ S$ R  f& {7 }
如果 vector<T> 中没有任何 T 对象,返回 true。也就是返回 size() == 0。
# H9 f5 `: Z4 m* E) x+ A
$ c7 C% Q: M3 ?3 n. g3 X# ~4) clear();/ |* C' q, W- _( c' Z3 s7 h* D2 i, o
# K$ F$ P9 u' A2 U
清除 vector<T> 中的所有 T 对象。执行后 empty() 返回 true。大致相当于 resize(0),但不要求 T 可被缺省构造。相当于 CArray<>::RemoveAll()。, y% r8 p8 S  F' Z8 j1 i6 h9 Z

) I$ i+ J8 G, ]  G5 l1 G5) resize( size_t n, T t = T() );
9 Z) l+ W+ i% O" {6 l
" ~; d( G* \* O将 vector 中的元素个数设置为 n,n 可以大于 size() 也可以小于 size。如果 n 小于 size(),那么 vector 中下标为 n..size()-1 的元素都将被解构。如果 n > size(),那么将在 vector 的后面新增加
  x+ ?$ P" r& x+ |n - size() 个相同的元素 t。在增大 vector 时,可能发生存储再次分配。总之,调用resize( n, t ) 后,(size() == n) 成立。
0 C/ p+ w8 ?, J$ t, t  U) T4 ^* x2 u8 L
请注意,如果调用 resize( n ) 不带参数 t ,那么 T 必须可以缺省构造。
- v4 @9 y5 _" ^3 A! B  z2 I4 M# O. G( t: Q
6) reserve( size_t n );
2 J& a/ v1 ?4 S4 Z5 o; z, h0 ~# J2 p! Q; h! x
事先分配至少可以保存 n 个 T 对象的空间。调用后 (capacity() >= n)成立。& I, l# x' c* ]! Q  t; D

. Q8 v0 W( X- P1 P) y' @. p7) capacity();
: U7 V/ w: y4 o" v1 D- {/ K* G- K  C; {( u5 B
返回已经分配的存储空间够容纳的 T 类型对象的个数。后续的增加元素操作(如 push_back(), insert())如果增加元素后 vector 中的总元素个数不超过 capacity(),那么 vector 的实现保证不重新分配存储空间。2 U% y1 i* }, n& I9 B$ `

  O2 j! C( r2 x1 ~/ J) P: zvector 管理的动态存储空间是连续的。执行操作
1 S& S. F9 A7 S/ ?5 ?9 J% O7 b+ `5 ~0 c( E
IntVector v(7, 1); // seven ones.- ]. [( ~) T% M8 y. [
v.reserve( 12 );
; H( L2 }0 E7 Y2 B后,v 的状态可以用下图表示:6 }" L! b: ~* l7 ^$ a( z4 C

, r/ E: `, v8 X& P1 M0 c /--size()---\
. l. V4 z# r8 |. }5 P|1|1|1|1|1|1|1|-|-|-|-|-|9 v$ R* q0 B3 x
\--capacity()---------/4 S& s2 N7 c8 L* K5 I6 ]# `( l! ~
其中,1 是已经构造的 int 类型的对象,- 是可以构造一个 int 类型的对象,但还没有构造的原始空间。再执行
  f! K+ a9 P' W) h8 m& m. \* i, J3 q7 c  {8 l# p3 t* k0 [8 J$ O
v.push_back( 2 );$ B. K# {# k4 O7 {, r9 h$ N1 J, w3 g
v.push_back( 3 );
. P0 r. _$ g$ @- Y后,v 的状态可用下图表示:
2 I2 A' \  m( s; ~+ S
, R$ {# X7 k- m# W6 s+ D /----size()-----\
! s/ b( f6 p$ h4 h|1|1|1|1|1|1|1|2|3|-|-|-|
. @* x, ?2 h3 \# L  _( h \----capacity()-------/$ e6 ~6 o3 m2 p  I3 x* A5 M
执行 resize( 11, 4 ); 后:+ ~2 m3 `/ G/ }% L8 {- z
4 J- {6 s  ^; H
/----size()---------\; a* h) Y# k7 y9 J) G
|1|1|1|1|1|1|1|2|3|4|4|-|  j& w5 F7 i9 k4 ^" x4 l
\----capacity()-------/1 A3 ]2 C. d8 Q7 _4 g6 ]7 T
capacity() >= size() 总是成立的。对于下标为 [size()..capacity()-1]的未构造对象的存储空间,是不可以访问的:4 p6 y0 J$ s/ J& k- c' c/ }

5 x( s6 C6 C+ x0 v% |v[11] = 5; // undefined behavior - anything can happen.8 H6 D) {4 W) s: W! e" W1 N
7. 添加元素到 vector 中
+ F; p. Q3 D4 J5 W3 Q' L% A下列操作添加元素到 vector 中,并可能引起存储分配:
  ?2 ?: [% S5 q8 H. m& j9 H/ z3 q
+ I( |+ @$ B' f' z; f5 |+ Z: t+ s9 Kvoid push_back( T const& t );, Z# s1 G  g1 {" V
void insert( iterator pos, T const& t=T() );
' h1 {4 B) f) c3 o1 G6 A$ w! I8 V, M- P, zvoid insert( iterator pos, size_t n, T const& t );* L/ ~  P( Q- A" x
template<typename Iter>7 [, d4 }$ M' _/ ?: C) H: u
    void insert( iterator pos, Iter first, Iter last );
, k  R& \1 n% k4 Vpush_back() 是把一个元素添加到 vector 的末尾。insert() 是把一个 t,或 n 个 t,或从 first 开始到 last 结束的一个序列插入到 pos 指示的位置之前。9 ?1 j( L  G' z5 Z
/ [9 E2 U! e0 h
当插入元素后 size() 将会大于 capacity() 时,将引起自动存储分配。vector 将会分配一个比需要的存储区大若干倍(通常是1.5到2)的新的存储区,把老的元素拷贝过去,同时完成添加或插入,然后释放老的存储区。+ J6 R5 I, a- a: n
' Q6 U  {8 k* n! C
这就是说,vector 自动存储分配的空间大小是指数式增长的,这可以保证多次添加元素到 vector 中时,平均用时是接近于常数的。* F- e8 S& J* ?: x) h7 H
% l1 n! Y1 H4 }; ?7 E# C' C* |
IntVector v;: O" f7 ]# C0 @+ R
   
: U- ?8 I5 T, c# |' [8 i( I// add 0, 1, ..., 99 to v:; g+ B2 k( X& }9 m& F" z" g
for( int i = 0; i < 100; ++i ): O+ ]8 ?/ v) \; O, a: s' i$ |5 G
v.push_back( i );5 H7 R! T( k' }
   * \5 ~3 C2 l! [+ j; J% f
// append 9, 8, 7,..., 0 to the end:. j  F/ }/ J' g4 |8 x8 L
int a[] = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 };9 G  e* G4 t& f. C2 ]- L9 c: G8 d
v.insert( v.end(), a, a + 10 );, F9 ^3 }* K8 F& H* p1 b
8. 删除元素* k; Y' R' a% e: L# u4 _$ o; b
下列成员函数完成元素删除:3 c$ F4 R8 ~, R+ d
) w0 ~0 g5 i& d2 C7 }* M8 q
void erase( iterator );
3 C! Z! N! O7 G: U8 Jvoid erase( iterator first, iterator last );8 h" ?, P7 d. t9 X
void pop_back();2 L! f: B0 x& v
void clear();
+ e  `* F1 G, r- t' q这些函数分别删除一个,一串,最后一个,或全部元素。
. y9 Z. V& I9 i
0 t$ Z; ^. V- z+ j( s& h- yIntVector v;3 N, E. D9 e$ U- _3 C! u
for( int i = 0; i < 100; ++i )3 w* B% M; F! @9 o6 N
    v.push_back( i );3 q- W8 ?) r6 i3 ~5 ]
   4 O, m) N' f9 y' w8 A1 t- ^7 J
// 删除 50, 51, ..., 89:
: s4 I8 v6 i) {) w# F0 Uv.erase( v.begin() + 50, v.end() - 10 );
4 n. ~* o* B( Q/ e   ) U+ a$ F+ h# [, Z
// 删除 49, 48:
* u7 n* S0 X$ d/ p! J5 o& q+ ]$ m9 Dv.pop_back();3 \1 a7 T; Z. Z+ Q. }
v.pop_back();* P/ C5 h! F) ~1 X6 u
   
# A2 }; @3 }& O$ U" Y$ [' J// 全部删除:
' t- }) w" X2 K8 Bv.clear();
$ p8 Y0 v* n7 A+ ]注意,删除操作不会引起存储分配,因此 capacity() 不变。
( R# e9 g* ?: V7 y# P- \5 q: h& Q* U! Z0 C: }1 m$ t7 [( f8 L% A
9. 作为序列访问 vector 中的元素" Q/ ]5 t! r: l1 M
序列(sequence)在 STL 中是一个非常重要的概念,所有的容器类型和算法都涉及到,而且所有的算法都是建立在“序列”这个概念之上的。
, H& G8 S: {9 f2 Z" m
1 G: E, M2 k" k# N2 c% ]8 Z“序列”是一个线性结构,由一个指示其起始和一个指示结束的叠代子(iterator)来决定。如果 first 和 last 是某种类型的叠代子,那么经常用[first, last) 来表示一个序列。注意,first 指向的元素是这个序列的一个元素,而 last 指示的是这个序列最后一个元素之后的位置,可能根本没有元素可以访问。这种半闭半开的区间表示是整个 C++ 标准中的约定,而且确实可以简化程序。
- l3 W% w1 U! _6 b; M
4 q) d* D# f- l, N+ @; I叠代子是传统的 C/C++ 中指针的抽象和进一步分类。在 C++ 中把 iterator划分为 input iterator, output iterator, forward iterator,bidirectional iterator, random access iterator 五类。其中的 randomaccess iterator 是最强的一类,即允许的操作最多。C++ 中的指针类型以及vector<>/deque<> 的 iterator/const_iterator/reverse_iterator/const_reverse_iterator 都满足 random access iterator 的要求。. F0 r  q# X9 }$ ^4 o
6 a5 S  t' M! ~: r5 e% ~/ D
vector<> 中定义了以下函数用于获取被控制(管理的)序列(动态数组)的各种叠代子:# {  Z4 @5 x3 Y+ d  W+ b

# W/ F1 ]4 k+ |2 h+ B/ E" Miterator begin();
9 n* E5 \5 C2 a% miterator end();
& k4 r* i1 s0 D* ^const_iterator begin() const;
: r% _& Y/ `0 V+ c9 \const_iterator end() const;# D$ k1 H: ~- E& `( c, s0 r, f! F
reverse_iterator rbegin();
  a% H: a# e2 P* i# {. t; q2 F# Kreverse_iterator rend();) {  [, b/ F9 W! V. d
const_reverse_iterator rbegin() const;
  y, P  w) ~$ X) Z' O+ i4 H1 w# econst_reverse_iterator rend() const;
$ V2 n6 V7 W* Z+ ^0 W( A3 o这里我们不讨论叠代子的一般概念,只举几个 random access iterator 的例子:- z5 t5 z: T2 x- k" U( C5 c# q3 y' z
. w8 G4 {7 ?, |4 m, Y" J
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
' c1 L1 }/ e# J$ E[a, a + 6) 是一个随机访问序列,指示了 a[] 中的所有元素。这里叠代子的类型为 int*。
% T1 E; p6 o" \1 U# p3 C
* p5 n  Z0 L! j: Y/ Z% F& v" [0 B[a + 2, a + 4) 也是一个序列,指示了 a[] 中的 3, 4 两个元素。叠代子的类型仍然是 int*。
% k2 [* L" B- f2 J/ H. U$ F4 L; X/ I# ?( l) }! h
IntVector v( 100, 1 ); // 100 个 1。" B! p0 i% O$ z3 x& v8 j8 _( v
[v.begin(), v.end()) 是一个随机访问序列,指示了 v 中的所有元素,叠代子的类型是 IntVector::iterator。: ]8 h( I& `* n3 T4 B, L; U" o; m, l
9 ]6 ^' G4 w9 N% u* h7 ?. A$ V2 I
[v.begin() + 10, v.end() - 20 ) 也是一个随机访问序列,指的是 v 中除了头 10 个和尾 20 个元素外的其它元素。* p& L# a* S% R. N) {8 \, G( R
4 r+ k" a1 E3 X- b+ ^6 H
[v.rbegin(), v.rend() ) 是一个随机访问序列,指的是 v 中的所有元素,但与 [v.begin(), v.end() ) 不同,这个序列是从尾到头遍历所有元素。
1 ~- n+ q8 Z3 Q6 \5 L
7 |/ T1 b+ q, R+ j! u5 G$ X[v.rbegin() + 20, v.rend() - 10) 与 [v.begin() + 10, v.end() - 20 )指示的元素相同,但遍历顺序相反。
+ d6 g6 j0 ^, y$ i/ {' {5 R6 z, R( `3 C& c' r" O7 @0 m$ t2 j
下图是有十个元素的 vector 的 begin()/end()/rbegin()/end() 的示意:
1 J* O. G. q3 p. e/ H, U) X/ p! G+ w+ r- B8 ?" w5 a
begin() ----------> end()
' o0 j" s  G1 n; l9 N  |                   |
6 _* J" [0 {; Q& i( n3 r( V  v                   v
' z7 V0 L0 R2 g$ Z: r7 o$ M  t |0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|5 y0 I1 Z) [& D5 `! T! w
^                   ^
( D0 ?8 I& \% f|                   |
" r( d, q. v/ l$ Irend() <---------- rbegin()
. B4 K2 @& q+ b% C1 C8 t' I$ F   
" _$ Y( x! C7 O6 k% ^. y; eIntVector v;, Z' M, ~" l: X4 H% I. C
for( int i = 0; i < 10; ++i )
- W0 \7 d+ [: a1 N% Hv.push_back( i );) |  w- ~9 V& P
   
5 b2 m* _( n/ A1 H# p% E4 g6 d// print 0, 1, 2, ..., 9:1 i/ q9 p2 ^* x9 H4 \6 U0 Y- U
for( IntVector::iterator i = v.begin(); i != v.end(); ++i ), G3 v: T' s' Y5 T; `& j
::std::cout << *i << '\n';
% Y% O6 `: w, m. F1 N% y( n   
% N( H3 ?; i! i3 F// print 9, 8, ..., 0:+ ]" p. M' w8 }5 C
for( IntVector::reverse_iterator i = v.rbegin(); i != v.rend(); ++i )
8 l9 n4 B+ A( J2 Z  _7 v::std::cout << *i << '\n';( X$ {% ~7 `4 v6 z7 }9 k
除了使用 begin()/end()/rbegin()/rend() 来遍历 vector 中的元素外,由于 vector 管理的空间是连续的,因此可以直接取地址进行处理:5 I  H, m2 H! y. V" d6 `

. _8 W8 O* T  H( l! e& C- }+ M::std::vector<HANDLE> handles;
, T: F, p* ]& Q* v( fhandles.push_back( handle1 );* v" H+ @: C% O/ E; ~" a* \& c$ Y
handles.push_back( handle2 );3 q! D6 t4 h& U# B2 V4 l, e
& T3 T/ M7 }' `& b  B& C
  j# y6 F% u* _
::WaitForMultipleObjects(handles.size(), &handles[0],TRUE, INFINITE);
. ~1 \/ D4 S, v& U. ?这在与 C 库函数接口时尤其有用。: e$ g3 N! e1 ?2 o: Z' I0 q2 H) G" k
) M  W4 l& H; B3 m  ~2 v
10. 赋值和交换
6 v- Q7 P( Z5 o& L1 K+ {vector<> 是可以赋值的,这也是一般的“值”类型必须提供的操作:8 C) D4 O: I0 ]* m4 n% v; H1 s

' z! K7 Y9 B/ b/ i; qIntVector v( 100, 123 );
6 ], ^" F* g$ z) o* `, L0 [& h3 mIntVector v1;
" |: [3 i9 r- Sv1 = v;, U" v- J* l' @( c" Z- l) ~, f& f* Z
vector 另外还提供了. F  d- Z7 v5 u7 K
3 {7 c/ N' J( y
template<typename Iter>) B, [* f* X$ [
void assign( Iter first, Iter last );
+ `  O/ H) y6 G7 m& n+ Q# Qvoid assign( size_t n, T const& t = T() );
4 y" S2 L) C4 s: ^# e5 b用于赋值:, R7 g7 l: X, P, J* T6 ]- N4 r  ?9 U* ~

' b" p$ [  t$ M) `5 Kint a[] = { 1, 3, 5, 7 };
- |5 u5 m4 v( F+ E! \% S3 wv.assign( a, a + 4 ); // v 将包含 1, 3, 5, 7.
7 `, c. g: o" j) ?' Lv.assign( 100 ); // 100 个 0。
. k' }$ j: n2 c4 ]6 ]: D还有一个很重要的操作:
$ D3 m8 x% E  k- s& h5 Z( K5 [4 K- s1 T) k) c
void swap( vector& v ) throw();
- x$ l3 e+ N4 K  o用于交换两个同类型的 vector 的值。它的特点是快速(只需要交换内部的三个指针),不产生异常。这在写一些保证异常安全的程序时非常有用。
" O6 a! I+ B- @0 z& \2 Y! g% @6 D
事实上,swap() 基本上已经被当作类似于 operator=() 的一个“值”类型应该提供的基本操作,::std::swap() 也应该为用户定义的类型进行特例化,调用相应的类的成员 swap() 函数:
0 d# B" {- N0 |7 q' D1 T0 ?0 t7 R+ e: d1 Y6 z* C
struct MyVal
; w+ y/ d( P# P% Z: @{
& K4 K4 W; q0 [( y9 g9 d/ c3 i& Y  // blah blah.
2 V3 l7 W& b- N/ [7 T/ W9 s  void swap( MyVal& ) throw();
" ?5 N6 b/ a+ z- \8 }( U. Q1 R};
8 i$ H  s( J  p4 d# @, V2 m   
7 x! m: ?5 F9 o; ?& v0 Y0 N, s9 H) Hnamespace std {' |" M" c  L' ?( i. @  Q, C' w% O
  template<>" g+ T4 d$ |9 r( w8 b* B' N4 g
    void swap( MyVal& a, MyVal& b )9 h6 ]) ^  D( ]
    { a.swap( b ); }
5 y5 X5 n% w  ]: |& N( ~* k}" j( J* w% _, i8 ]; R- M# T5 b" ~
关于 swap(),值得专文讨论。这里我们只指出,vector<T>::swap() 是快速的,不抛出异常的,很有价值。
2 ^& u. X. y' p
7 o' n6 b7 }/ q% v( w11. 使用 vector 时的存储管理策略' P3 t  z* G) @! v
从前面的介绍中可以看到,vector 的自动存储分配是指数式的增加存储空间,而且永不缩小已经分配的空间。这在大多数情况下是合适的。 如果应用程序事先知道要用到的元素个数,可以先调用 reserve() 来保留(分配)空间,这样可以避免以后增加元素时不必要的重新分配和元素拷贝:' l3 w9 p/ S1 @* Y) V7 p- E
; \/ A1 H" T. {' A
IntVector v;. Q! N) {. D0 \" I
v.reserve( 100 );
+ D" Y. k# O1 R  o7 q- h- L6 j( p0 `for( int i = 0; i < 100; ++i )
+ e2 T, J$ }% L1 [; b; l    v.push_back( i );: s: Q+ |" j  U  p$ t0 f
请注意,reserve() 和 resize() 是本质上完全不同的。reserve(n) 保留的是未使用而能够使用的原始空间,而 resize(n) 是真的创建了 n 个对象:
6 t% _% c) M8 z  ~/ v4 f1 y  Q; S; w: D' f% ~4 u. d
IntVector v;" e6 {. r% H1 V
v.resize( 100 ); // v 已经包含 100 个 0.
4 ?0 Q1 G, ]3 ]for( int i = 0; i < 100; ++i )2 y; Q3 r8 D, ?/ \2 c0 D
    v[i] = i; // 可以赋值* R; g: p( ]: |  H% Z4 D8 i# h
有时候,一个 vector 可能增长到较多个元素,然后又减少到较少的元素个数,这时,可能希望缩小 vector 分配的空间以节约内存。CArray<> 中提供了 FreeExtra(),但 vector<> 并没有提供相应的函数。这时必须进行复制:
9 |2 l# f+ V3 e7 }! ]# b
1 S) _* c1 Q" Q6 {6 R1 {( G6 zIntVector(v).swap( v );
! F0 @! S9 I3 x5 k/ j( h5 J有一种看法认为拷贝构造函数同时也复制了capacity(),而标准中并没有很明确地指出这一点,因此更安全的方法是! B+ [- l. @' k4 C: [

8 _. C0 M# f. D! f: v# m3 o; [IntVector(v.begin(),v.end()).swap(v);
- W& q5 {. Y! \2 E1 Q, p如果一个 vector 中可能要存储的元素个数较多(例如,超过100个),而且事先无法确定其个数(因此无法调用 reserve()),那么通常 vector 不是一个恰当的数据结构,应该考虑用 ::std::deque<>。与 vector<> 相比,deque<>不保证背后的存储空间是连续的(因此象上面的WaitForMultipleObjects()中的应用不能用 deque<HANDLE> 代替),但有较好的伸缩性,还可以在数组的前端用 push_front()/pop_front() 增减元素(hence its name, doubly endedqueue)。
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

Archiver|手机版|小黑屋|宁德市腾云网络科技有限公司 ( 闽ICP备2022007940号-5|闽公网安备 35092202000206号 )

GMT+8, 2026-6-18 06:50 , Processed in 0.019629 second(s), 15 queries .

Powered by Discuz! X3.5

© 2001-2025 Discuz! Team.

快速回复 返回顶部 返回列表