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使用::std::vector<>作为管理动态数组的优先选择

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发表于 2008-2-26 13:29:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:wangtianxing
  |+ [3 ^' D! B' Q8 b4 l8 }4 K# Y- I$ f' z/ S' d+ P2 |
原文出处:http://www.cpphelp.net/issue/vector.html  R' Q) a8 a9 r- z' x
; |6 X+ l6 V& h5 y6 e5 B

+ K# m; Y2 z& z7 h/ c% p- T, T5 ?7 {/ k0 B
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。
5 U4 s2 Z( _/ h" a4 Z) f( K" }% k" a% m5 N" D% _
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<>。
! }9 O; j' D$ R5 ^$ j) L, O8 B- W, p9 G' p8 y7 N) Q( l
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。  O, d; g" `8 {+ P6 i( d9 ^

9 h/ O5 r, M* F, n1 ^8 V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。
# R, q1 U- l- M& F& d9 R& m! _0 {$ W4 z
不熟悉 CArray<>/WIN32 也没关系,这里提到它们的地方并不太多。
- K8 r$ U1 ^* f
* }2 _' I+ G3 G8 H: E1. CArray<> VS ::std::vector<> ?
: R2 U4 y) S8 W' E) `. Y5 aCArray<> 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。
. _: d$ H; P/ K! O4 P
* H* t: p  U+ ^" D2 U1 X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。
5 m2 V) V; j* u6 h
. Y  g: |" }0 N$ Q, a% e7 m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)。( o8 x1 M* v" u% g: L/ t

# A2 d+ Q. w& s概括起来,CArray<> 与 ::std::vector<> 有以下不同:
1 Z6 k2 t' t. |: o. h( _3 j; R) _9 ^8 \7 [) w% D5 y9 e1 c! V/ ?$ g
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。% A% A' z% N9 t9 v% T2 Z

- t5 p/ S/ M( E& h1 c0 Y2) CArray<> 不是一个恰当的值类型,例如下列操作都是不合法的:
( R& U3 [, B- {0 x5 J: b% i- e* c; h
CArray<int,int> a;
  }/ g% g9 d5 jCArray<int,int> b(a);  // error, must use Copy().
- t+ h0 y" ?0 m0 X% J6 Z$ \( w# S$ E3 kb = a;        // error, must use Copy().
* Q2 X# P3 ]$ L: p' Rb == a;       // error, you must write your own.
3 }& p* J, j2 a: ~b < a;        // error, you must write your own.
( \; Y/ I/ c/ j6 `- z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。) S" `% b6 B( n

. c& F- N3 p+ a# V; o  O3 ?* X此外,由于涉及到四个特殊成员函数;
7 V, @+ h( b; Z1 a, j( Y- l$ B: R' \/ ]& _: o
T(); // 缺省构造函数(default constructor)! a1 p3 p* u2 f9 J+ A* V; }1 V' B
~T(); // 解构函数(destructor)
) p: ~: l: o$ {( N" v% \# i$ UT( T const& ); // 拷贝构造函数
3 k7 V. o5 m- F4 A$ V) eT& operator=( T const& ); // 拷贝赋值函数7 `7 c. U- J" L: ^2 R7 ~; _. ^- |
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:1 w7 D$ ?# Z  Q1 g/ T8 v# ]
: P9 z' s4 s' P, M8 ], c  K' a
struct T9 i6 W+ Z( @) p8 ~" c; w% M6 ^
{
+ Q' l& e- V) `$ ~3 i1 d, A   T() {}7 |* |' M% r! K* ?( m- U
   T( T const& t )0 Q6 S7 W' B$ b1 w+ s1 S+ C
   {
& C/ c7 \2 P0 d# b- X5 Q0 m- r       a_.Copy( t.a_ );- k! j- Y6 x$ ]# t8 r' @$ E5 f) G$ H
       i_ = t.i_;
# L' T7 W8 g* c; _, Z7 O( U       d_ = t.d_;
' ~$ `9 J. G3 u( X7 G4 v& ]       s_ = t.s_;+ W1 h/ F) D7 P" q( p& L. a
   }6 }6 i& {# b7 F: G: C2 f
   T& operator = ( T const& t )# c* {% R) _* }6 c3 e
   {, q. F7 i) i" u4 F1 K2 s/ I3 l- V
       if( this != &t )
/ s2 |: v" }3 N       {
9 o& m  P" y9 ^2 m6 U           a_.Copy( t.a_ );4 f2 s$ e8 o& b6 r) t8 B/ |$ G5 j% p
           i_ = t.i_;
8 F) z5 X0 S- D5 }( w           d_ = t.d_;! m- ~: h5 a0 V( l; e& j. t
           s_ = t.s_;; D) k4 q# {9 _
       }; O8 Y+ ~  V+ W6 t2 k% i
       return *this;( s* O2 H; z" o, H
   }
% @4 w2 i8 m& Q. c; v& R8 o. Yprivate:
. ^: m1 m& {" x   CArray<int,int> a_;& C5 J; T+ H; k9 e- w/ Z
   int i_;
  ^/ s7 ]5 }# L# e/ W$ e   double d_;. K' x2 |9 b3 F- C7 d7 Q2 b
   ::std::string s_;  p# x: J/ T1 D& |% L
};
8 B+ O! o0 o$ h/ K1 N& I) E6 X9 K3 |如果使用 ::std::vector<>:# N& M0 T5 ]0 Q: \  @9 M; x  x2 B
7 ?) M# A, L3 O# l: y7 p
struct T" c8 F. L0 X" |$ z; C4 n, Q5 }. `
{$ V# g4 A. N) J
private:
: L" B- U+ E- M7 m& I   ::std::vector<int> a_;- b- z1 _6 c2 c3 ~+ O  H; `  W
   int i_;
# C4 Z, ]& K( w& s3 d/ o& B   double d_;
/ m5 ]# d4 |  S   ::std::string s_;
/ F: ~7 K( N' ~# T};, m  h+ H- E- q3 R, r) V
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
, v( A" ~  u2 I+ pT(T const&) 和 operator=() 中去相应地增减。
2 i5 d4 |/ J. U$ z" K
' u0 ~+ c2 w+ l( D0 b1 z3) 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" v0 z9 e" K6 K0 b
::std::vector<> 上运行。例如:
: i4 e  p2 ^# z  g& J) h2 m6 b
0 V1 Y" U3 `8 k! ]/ xstatic int const init_vals[] = { 3, 1, 4, 1, 6, 9 };3 Y% [! @8 l- u; O
vector<int> a( init_vals, init_vals + 6 );) r2 H) E2 o. }
*find( a.begin(), a.end(), 6 ) = 5;    // 把6改成5' L9 M8 U' @' E  l  T
sort( a.begin(), a.end() );    // 排序。
+ e( Z  l0 Q& U1 H1 s( m( V* \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?# N/ N$ {5 S6 n0 B2 E7 `0 I1 R

/ w& A  |9 }) t& O- c* {CByteArray等的问题与 CArray<> 的问题一样,甚至更多(例如,CPtrArray,永远不要用)。
- I7 @: r6 o% x, c6 g9 Y; S; D& H! b  @2 u5 W( j
同样,其他的 MFC container 模板,象 CMap<>, CList<> 等,都有类似问题,都应该用
: F# S$ B" e" M" y. d::std::map<>,::std::list<> 等设计更好的东西代替。- D# J3 W8 D4 t; `, L/ p
, y% f. b7 j* v" i3 A% T/ e; S2 ?
2. ::std::vector<> 在哪里?7 A7 g' B$ {3 A+ l
::std::vector<> 在头文件 <vector> 中定义:# U, N. y3 R$ p( h
( U* ^& C. g( _" @% A# X7 X" G
(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>。)  m* u  l9 f5 _1 _* Q

$ x, ?# [1 t: h/ P# }) ~2 x+ H& ?namespace std
! {! V. O, C# U8 v{( q1 \9 o3 ?- n7 m- l1 Y
    template<typename T, typename A = allocator<T> >
; T) E& j" R- m& j5 J! i) M$ T    struct vector
" V7 i* U7 ]% H# w+ p) [    {2 \( e" J$ l# o- P
        // 具体内容稍后讨论* g, ?2 D7 h3 E: N% S
    };
. O4 x) L' W4 t' S& }
9 p* A4 U" U5 s$ g( G; S) r" d5 r, d
6 h  D+ n; D/ G# k    template<typename T, typename A>" k" m9 L2 S1 m5 Q+ N- S
        bool operator == ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );' X9 o: D* L( J6 K: E2 ~  n0 s
    template<typename T, typename A>: H5 _# D, [: j) K4 o2 \. w" X
        bool operator != ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
9 X0 A6 Q, l% B2 R. s    template<typename T, typename A>
0 `! o' \2 j6 u0 C        bool operator < ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );- r2 u/ S9 |2 d" V. t
    template<typename T, typename A>8 u/ U3 E* X$ K& Y/ D& }) W% F' i
        bool operator >= ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );/ C1 I6 ~: q4 f3 r# @
    template<typename T, typename A># j$ S* w, d, x3 X, K
        bool operator > ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
" ]0 }7 q- z/ ~. c& E5 K3 s    template<typename T, typename A>5 Q; v) ?( ~! k# p+ U& t- T
        bool operator >= ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
: w" K0 J% v9 @}2 h; E. l5 K8 c$ c' J- Y
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:, [& a) T* [- z5 b0 M
1 r: I, O4 A1 w& |# B
#include <vector>/ g' T' o( u# l8 A) D6 L: A7 V, P* g
typedef ::std::vector<int> IntVector;
2 I3 U- `7 d- R! rIntVector a;0 e9 V2 @- U( c5 V5 o  j( w  V
IntVector b( a );  b1 @! e* n# r! Z1 C6 ]
IntVector c;
+ C! H' A, ^5 e+ z/ J/ G& N1 Cc = b;  t* t* A* |8 U& u9 m9 T
assert( a == c );
! M8 s7 E! Z& b! }0 I+ a2 ~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<()。: X( I! y" ]/ h& h/ W

/ a, w4 b1 E5 O; }6 R! q: Y& k# V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。- E7 n: ?* g5 d& g
: v3 y3 E& g, t( X* v
3. ::std::vector<> 中的类型定义% ~1 d* y9 f7 z
vector<> 中定义了一些类型,下面只列出常用的:
$ ^: g" a2 N6 R. w! x& N" \# ^! M+ k1 h4 C" ^7 F
typedef T value_type;  N2 D* q$ ^9 N& {$ B, u) e
typedef T0 iterator;
! T" Y" ]9 F( Ztypedef T1 const_iterator;
* r8 O. e2 J; Q* }typedef T2 reverse_iterator;
' Y- J) B/ H/ R% f/ g. Btypedef T3 const_reverse_iterator;
" U+ R- }# b4 s' T7 s9 D+ E, T1 Q- F
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。5 d% h) @' R& Y  O
: L( H, E( a( k+ a) N- r6 L% S
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:5 m4 u3 g% W7 d+ X1 L6 p
: o9 b0 n" y9 X% f1 f2 d; Y
typedef ::std::vector<int> IntVector;
8 s+ ~( [! w$ ], uIntVector::iterator iter;
, ]$ a3 Z: ~" mIntVector::const_iterator c_iter;
4 o& G; u+ i1 c! t5 O$ ?# v% I' H// ...
5 `2 P  ^( a* [! }5 L++iter; iter++; // ok: increment, post-increment.
2 I; W7 c  I7 ?$ {+ ~) s) Q% O( l--iter; iter--; // ok: decrement, post-decrement.
/ r) x2 Y. o, ]1 }0 T& b+ t++c_iter; c_iter++; // ok: increment, post-increment.
! \+ b/ ~; C8 Q7 j; n--c_iter; c_iter--; // ok: decrement, post-decrement.
1 x! a) K. V2 s! w1 m*iter = 123; // ok.
2 W6 y9 c! ~4 B& A6 J8 Nint k = *iter; // ok.4 r0 m( V% a, n3 Q+ G) u
k = *--c_iter; // ok.1 z& j/ c; J! |! }
*c_iter = k; // error.
7 e9 @7 ?3 A6 c1 jc_iter = iter; // ok: iterator is convertible to const_iterator.& f" C) o  \  \7 H0 u
iter = c_iter; // error: can't convert const_iterator to iterator.
9 S+ e, P# q5 ]3 s8 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*:; y( d. @9 {% [0 L
' T  F  @$ y+ g$ Q; g, a+ B
T* p = iter; // may fail to compile.8 t: J$ v; v% g8 ~5 X* P0 }$ z
T const* q = c_iter; // may fail to compile.4 F( a) u. q% \; r4 V
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。  A, |" j" R- B/ y, @& s% d
4 c; l; F  ^( i; G& |1 m
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。
$ t/ Y6 z' a2 d& K' P
- F8 N; J8 D4 P! V4. ::std::vector<> 的构造
! Y- N" A) ?3 X- X( c" B. n/ Cvector<> 提供了以下构造函数:(忽略 allocator 参数)
2 o! o7 U( X" U2 ~0 ]+ X% a" Z) [% X" Y
vector();7 o' ]+ v& V8 @0 s; K" D
vector( size_t n, T const t=T() );- T- D  l+ D5 J6 ^! m+ J+ z
vector( vector const & );
! c% a: F# `+ `- M( T) mvector( const_iterator first, const_iterator last );
& B9 K( n$ s. V" {1) vector();9 K: d6 W) \5 C( m  i* Y. W

, z& Y3 C$ i3 O* P3 E构造一个空的 vector,不包含任何元素。
' [3 j  C' z" l3 n- b" \' p6 z  L6 Q
IntVector v1; // 空的整数向量。- {$ e1 N# ~2 s7 _/ k
2) vector( size_t n, T const t=T() );
" G7 a# R: E0 Z. U( b: b  U+ f/ O) T4 t8 g, v# j1 L  S1 I
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:
& _: O5 k" x% s! T7 [# @/ S; d' `5 T, `' G$ P
IntVector v2( 100, 1234 ); // 100 个 1234.4 i' `0 v# H: {0 d
IntVector v3( 100 ); // 100 个 0。( _" g7 g* k! h2 h  G
3) vector( vector const& other );) D, ~' l% J. V+ j$ A7 C
. \2 E% O) \' S# T1 I7 G! h( A7 R
复制构造函数,复制 other 中的内容:' {, u, P9 ]" \5 F" V, d$ A! o3 h

' r2 i8 }0 h( w. ~, j1 GIntVector v4( v2 ); // 100 个 1234。
$ ?. y5 [* _9 A6 m+ J# W/ l4) vector( const_iterator first, const_iterator last );
. o+ k5 z6 U6 Y5 D. [* L
" A; d# c+ ]" B! t9 I事实上,这个构造函数应该为, r1 Y# ^5 `0 K5 d, l. }

5 N* |; Q. A- ~: `( Y/ btemplate<typename Iter>/ r+ p0 F5 R5 t* d3 ?, v
    vector( Iter first, Iter last );1 Y5 _% D  a: s. x8 y
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:7 V* y- T/ _" x$ Z

0 f5 V5 M$ Z  R- t9 a3 Iint a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
  K! N. |3 L% K3 _1 N) }IntVector v5( a, a + 5 ); // {1,2,3,4,5}3 ^2 z+ r8 a; E- C
IntVector v6( v5.begin() + 2, v5.end() ); // {3,4,5}
" |  s3 l$ \2 _) g5. 访问 vector<> 中的元素
3 f8 K- T, w' U' ]) W& X. D/ `; q, o以下成员函数/运算符用于访问 vector 中的一个元素:  @& ?* A8 l, g, i! P# ?$ H7 j

* _, w3 Z1 r; j; ST& at( size_t n );
, U: V; u' g- A% [T const& at( size_t n ) const;
0 u4 a7 O6 a9 qT& operator [] ( size_t n );' Y) M: P. ~$ m1 w
T const& operator [] ( size_t n ) const;
6 C% {2 H9 G/ u% t; _  ?7 p2 r6 zT& front();4 X0 P5 ?& u: j
T const& front() const;
7 A  N( }/ e: I' @7 TT& back();" c" A7 \! K& J8 d& O
T const& back() const;9 _/ o+ ^4 _) I1 F" B
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。
9 f7 T( m* R, V: \6 e1 e1 Y9 s+ i# }& h8 W( _, I
at(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。) S! I0 E* c5 i2 m. I' V

7 a" g; D6 Z: @2 z7 |8 S6 b1 }0 X" ~front() 返回下标为 0 的元素的引用,back() 返回最后一个元素的引用。
; o2 |' E  B; R  R) Q
& [/ f* d6 S8 s# s; Mint a[] = { 4, 1, 4, 1, 5, 8 };8 ~* C+ z6 C/ b) C6 Z- D
IntVector v( a, a + 6 );0 r7 s6 f. x# o, Y& k5 j9 s
// 使用 front(), back():
9 d6 T$ G8 `4 m) d) J$ t# @+ ~v.front() = 3;
+ g8 k8 r, i1 `, wv.back() = 9;1 N+ y2 [2 _, h1 a; L% C
// 使用 operator [] ():
/ H, Y; w5 W1 h2 p9 k5 xfor( size_t i = 0; i < v.size(); ++i )2 P5 a) V$ K  p2 F$ M: }+ A
::std::cout << v[i] << '\n';
9 h) E. t; t4 |! h' Y. \* n6. ::std::vector<> 的存储管理) `: r. f# H$ [
以下成员函数用于存储管理:
& b- ~& y- M9 ]' U
8 q7 R0 |" S' f$ l# q- |void reserve( size_t n );
/ _) @( u3 @; Q: Wsize_t capacity() const;
  K) G& q0 t0 q/ n+ D5 J4 Evoid resize( size_t n, T t=T() );
! C8 E0 h/ t) t2 S& P+ w5 g. @+ hvoid clear();
# v' o9 x0 T8 usize_t size() const;. X; y0 t$ P5 @+ {  }: j: X
bool empty() const { return size() == 0; }
0 Q1 s; I7 `! vsize_t max_size() const;" m% }$ q. _; H* N1 s3 B
- u9 w; p1 X+ i
另外,push_back(), insert() 等也涉及到存储管理,后面另行介绍。
8 ^) S. T  a- B" D0 L, o" A  o% Z2 {2 n" L8 ~! T
1) max_size()6 K5 P: C* L5 u

) r/ t! d. m1 K# u+ W6 u: [, d' 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。
3 c7 @! ?1 |) k8 Y  g% l, m9 j7 u7 T
5 ]  }, _9 j! C( [6 L2) size()- g# T1 m2 ?0 Q8 J# ~' r

( [- D. T8 [1 B; g2 l返回 vector<T> 中实际装的 T 的个数。相当于 CArray<>::GetSize()。
! m  Q3 G1 Y5 e( e: Z! z( j% P# W7 m6 h  z: p  |% c9 ~) u1 p
3) empty()
5 l) d/ T8 w8 z: F* u1 _3 D% J
3 m5 y3 g0 ?- f0 K9 c如果 vector<T> 中没有任何 T 对象,返回 true。也就是返回 size() == 0。
2 ~0 a/ X3 t: S8 ~  r! i
0 _( A7 l5 D& m4 B2 ^4) clear();
# `4 ?3 Q$ q/ t( A& p1 p( q+ x9 y: F! e( G9 n5 P% u4 |: b
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()。
/ u* A# }# Y% _- d8 }
- ~7 h. S; O2 q: M9 f1 `5) resize( size_t n, T t = T() );
$ c) ?3 ^) w  W* O+ W
6 W: C2 @' y7 A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
, N5 h4 O: O# t: V# t2 x# }3 d7 _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。
9 A- G* |9 H$ _
: C6 i: L( l5 u) H  Y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。1 ?0 f" e6 U* C0 ^, d

' s" D- v3 V/ J% g3 e) I, Q6) reserve( size_t n );
* w7 K' Z+ ~- }' T+ I! Y' h1 S2 x! H6 a) @2 G  c
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。
# p) W- J0 I2 `, u+ C$ @; V
  X* l# N9 ~& h+ g6 f7) capacity();; ^) v- `) k8 _. f; J( W

" X3 Y+ M2 X1 V& p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。
0 n& T) o/ g: P* z! h* D8 M0 W  ~# |* p! A
vector 管理的动态存储空间是连续的。执行操作
) x9 o- R9 b( M* h: h: q' N& }3 V% n, e' {& m. k
IntVector v(7, 1); // seven ones.8 o$ n+ H9 M/ q5 u$ c/ t0 q
v.reserve( 12 );
4 v' y! C2 k; f# H* s后,v 的状态可以用下图表示:0 F9 ~, X, m* r2 ~5 l- _
. v, w1 G$ V# S5 z' \' M
/--size()---\
! ~1 n8 f. |8 C4 l, o7 C* X+ C|1|1|1|1|1|1|1|-|-|-|-|-|
' M, L4 }' t5 g# G \--capacity()---------/
- I7 n- O. N6 @( w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
# U7 ~4 g$ S# ?6 q7 }1 G  _- X' [& K& [2 a: [# L) F, S% P: M6 V
v.push_back( 2 );
. J9 Q2 w, U; ]& Y# P3 n2 `& }1 z/ {v.push_back( 3 );
' a( R( ]. K5 P- q9 ]0 d: `/ k0 y后,v 的状态可用下图表示:
$ C5 |- k$ r# s, u+ s' w7 ~' \' O3 y# b
3 Q1 N( w! X1 N) L4 T& i4 z /----size()-----\6 n# L- t* t& E! D
|1|1|1|1|1|1|1|2|3|-|-|-|
$ z9 |4 c) z( q; \( G) c' a% m* Q6 N2 R \----capacity()-------/
( Y( \! o- r! K/ W$ }, g执行 resize( 11, 4 ); 后:+ C/ U& s! h& e

6 a# X5 u2 t  } /----size()---------\
, }7 |7 j1 R7 n+ C( m1 {|1|1|1|1|1|1|1|2|3|4|4|-|, {+ e% z0 f2 Z- b+ z' a6 c& M4 J+ v
\----capacity()-------/
( d  B1 `4 c7 V9 ?; Bcapacity() >= 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:0 T3 f: y) \  e  s

2 o3 T4 P6 _+ U! Z6 Pv[11] = 5; // undefined behavior - anything can happen.8 Z1 T- ?: U3 N
7. 添加元素到 vector 中
( ], B5 Z! }' ~& a/ c, ?& {下列操作添加元素到 vector 中,并可能引起存储分配:
. |- f! N9 _4 Q2 \8 ~) y
& @9 d6 @6 h5 x" K$ B/ xvoid push_back( T const& t );
4 o  v2 ^$ |& M1 Z0 x0 V. Svoid insert( iterator pos, T const& t=T() );3 @: |6 H2 W& i& _' F( d: H
void insert( iterator pos, size_t n, T const& t );
5 U5 c3 f- U% X6 Htemplate<typename Iter>  w. u; ?# I2 s; ]
    void insert( iterator pos, Iter first, Iter last );% W3 o4 Y) d! n, d7 y; p/ |, S
push_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。/ d) o# _  a" z; m$ b1 X) s+ t% T

0 Y2 G0 s) K/ ^, X* x8 B7 b2 ^$ ^. 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。2 [% K. P) ^! u7 H6 V! u
) B% V2 e4 ]6 k( X! Y& Q# O
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。
& R7 e* b" l1 }- Y2 _  e2 ~
6 l- q' o0 \; F6 l# a# lIntVector v;! {2 g2 S0 I: N, D# D, S5 S9 Z
   
7 d8 V% l" H6 W2 R* E// add 0, 1, ..., 99 to v:. u+ R2 q, |$ C4 O! D
for( int i = 0; i < 100; ++i )
& d6 ^# r: @$ J& ?$ jv.push_back( i );. X) M, x0 M4 W. p$ ?
   $ z6 U% w3 I) Z0 d) ?/ q- ~, b
// append 9, 8, 7,..., 0 to the end:
1 U/ K+ m3 l# m7 ^- q- oint a[] = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 };( t: p3 w' F  {2 ]& U
v.insert( v.end(), a, a + 10 );' y9 Z- V" N4 t5 T; W  x, G
8. 删除元素7 W" W4 f5 H: h2 D: |
下列成员函数完成元素删除:' D4 R+ P' @0 i, @" l2 Q

. @/ x, L1 N( cvoid erase( iterator );
; Q+ E7 d7 Q3 [# P3 G7 c/ Zvoid erase( iterator first, iterator last );
0 H. Y3 N" T0 Y5 ~6 O3 Zvoid pop_back();
0 s( L" N9 q) `) avoid clear();
5 m; W7 h5 T1 \& }* ^这些函数分别删除一个,一串,最后一个,或全部元素。
; Z' g) D. F9 Q: @5 o5 `2 q9 D$ d2 z! U
IntVector v;
* Z3 C. w+ k. k7 `+ p2 o. N( r( k4 Tfor( int i = 0; i < 100; ++i )
- K  t+ j; w' Q% ]  Z( ^/ P    v.push_back( i );/ r$ q& _) e' o: `" m8 h6 K
   
, c- o) `3 J: V9 {0 ^1 j2 C1 f8 b5 j1 d' F// 删除 50, 51, ..., 89:
9 |* p/ T; M0 o7 C; I; R# Q  mv.erase( v.begin() + 50, v.end() - 10 );- m3 V/ p. k  C4 ~4 Z
   
- j, W2 r" ~3 Q, z4 a2 h// 删除 49, 48:( n! d2 i, a' e; {: E9 w$ [+ V# P
v.pop_back();. s) h4 t0 H2 Z/ x2 {2 M! T, N
v.pop_back();9 U$ ~" i2 i1 _0 @! v& C' t0 w
   9 F# N! n- @: U/ }# S
// 全部删除:; }* |- J( A9 r8 o9 H2 [; |8 Y
v.clear();2 c1 S9 n2 f1 D$ T: F- V/ |3 f
注意,删除操作不会引起存储分配,因此 capacity() 不变。0 D6 y, ]3 Z* X0 v. z$ w/ |
9 X7 F) J+ K' u7 m9 t
9. 作为序列访问 vector 中的元素
& g3 B) Y8 |& a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。  l  ?& Y* z$ \/ J/ E

  w; p' ?0 F9 s( N“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。- V6 d: Q0 t4 h- v& E
7 k- J2 {% g2 Q1 I" t! _
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。
8 V2 _4 h$ a' _, `- v; J1 `( J% P+ J9 Y: Z# Q7 T1 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:8 T! L! D6 Z# X3 ]
0 m1 A) L& f. D% [
iterator begin();* e$ h4 {  B9 [
iterator end();
( d0 g: J. w' o/ Dconst_iterator begin() const;1 {) j) O) |9 t3 F5 q9 b7 u3 ]" ]5 f
const_iterator end() const;7 f8 M& C6 m1 h9 c. j
reverse_iterator rbegin();8 K$ ?0 L; [2 D) J( k5 v" B
reverse_iterator rend();
# T* O; G! W+ a2 A" d* U2 Gconst_reverse_iterator rbegin() const;
$ r/ v! O. k0 H: \5 I- o- [const_reverse_iterator rend() const;, @, c# y; D* a8 Y7 @. G
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:
' n  O8 c7 K* T8 M! G. @' G# U: Z, E- f0 D
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };! @: W2 h6 x  i6 e- i
[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*。* p6 t5 j+ r7 n  J
; Q- S& `5 _# G9 A! r
[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*。" N- s; i$ a+ o7 b1 \1 B
2 v) v2 j/ }9 a% z  O1 ?
IntVector v( 100, 1 ); // 100 个 1。( S1 z6 s/ B. t- w' v# X
[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。
  w# D/ q; ^% m7 _  L% ]7 {2 v5 |; ], f
[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。
2 b* G. z' \# D  T
3 r# \$ }. E5 A- v[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。
5 ^2 ]  r8 e! \* F, D+ ]' r* R; o  n) C3 `" D' `! m: ~
[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。! }; w& V; Z: I) Y" x; V. t( ^
+ z3 F4 B/ k6 \5 A
下图是有十个元素的 vector 的 begin()/end()/rbegin()/end() 的示意:! b4 `) p$ ^) h* }
# j' l$ _, b, f+ y% @* ?
begin() ----------> end()% E2 p6 e4 p+ {" |' R
  |                   |
9 ?1 D8 }" H% }3 @) }  v                   v- ~+ |( f% j$ O* X* o( e* Y
|0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|$ S4 @& u9 W; Z  A) O/ I  F" c# S
^                   ^
* d% _- e; h2 Q+ `3 {+ x|                   |
6 B: e( d, w8 g, ]$ _rend() <---------- rbegin()
& a) A* w5 F9 [& z5 k   6 S% k. G* X/ |. @8 d
IntVector v;
$ F: g7 \# `  r! u+ T" Mfor( int i = 0; i < 10; ++i )- f+ d: u  ?: o% Y; ~5 F, S
v.push_back( i );: d6 b" l" M* s! B
   % ]7 e" \; q* ?: C5 ]
// print 0, 1, 2, ..., 9:
6 {5 B# R- c1 X  E8 X3 y, O  Vfor( IntVector::iterator i = v.begin(); i != v.end(); ++i )
' L: _7 `& }* S4 B% u& O::std::cout << *i << '\n';4 C0 F2 h$ K* n  X, V- G
   8 o( d1 m4 a" u0 n# V! z& }8 v( R8 Q
// print 9, 8, ..., 0:- s1 G( a, Y: B. S) U
for( IntVector::reverse_iterator i = v.rbegin(); i != v.rend(); ++i )  `) A: L" O( H0 T6 T' e: w
::std::cout << *i << '\n';0 z9 T9 E2 i3 U( O1 b, f
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:- A' U& _# b& w. J: X& ?0 q
# T9 U5 r6 |/ a( Q2 g
::std::vector<HANDLE> handles;& j% a9 q4 b) X/ y3 Z
handles.push_back( handle1 );
; D, E3 e' ~8 W+ Thandles.push_back( handle2 );
# O  u8 ~5 y: L3 Q/ i* G
$ u3 O% n3 R6 U6 A- e
$ V9 @7 X+ g# F" G. o7 J::WaitForMultipleObjects(handles.size(), &handles[0],TRUE, INFINITE);
% {* ~0 T0 w! h) \$ {! H; Q这在与 C 库函数接口时尤其有用。
, T1 g2 T# }: {0 ]6 C9 {2 S$ c3 p# [. d0 W; ?$ C
10. 赋值和交换
( t* b0 v/ S4 ?' W# s" O/ ~vector<> 是可以赋值的,这也是一般的“值”类型必须提供的操作:+ _  \: `. V( \8 g" @/ @0 @
, G9 ]9 y) U. ^. t
IntVector v( 100, 123 );
' ^3 p3 q* x/ y: y: X! b, B0 I3 kIntVector v1;1 m: ?- o: T- f' k
v1 = v;
9 O" l3 S$ L" R4 q# Ovector 另外还提供了, A/ ~' v8 V1 S* B% j, b0 ]

( J# M9 B' V  M0 [, Gtemplate<typename Iter>
& u; @6 [# m0 [- ~void assign( Iter first, Iter last );5 ^( F& E, G3 X  g9 q# i( f, m
void assign( size_t n, T const& t = T() );/ q  Y+ m. j! x8 F# w! s# T4 `0 S
用于赋值:
7 m; }6 G; S( {- c" ?! X. z# ?4 [' G6 [. Z0 g
int a[] = { 1, 3, 5, 7 };
* q( V, h  Z2 Sv.assign( a, a + 4 ); // v 将包含 1, 3, 5, 7.  `, P2 J5 ]8 Z0 ]& v; d, d# N
v.assign( 100 ); // 100 个 0。
% M7 M3 d3 |3 [: {7 ?: m* ~还有一个很重要的操作:% s3 C3 g+ x4 ?+ N6 P
. ?, B" f1 N# L+ _$ T! n  W8 I
void swap( vector& v ) throw();; w8 N( e$ v& }% P
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。
1 J3 n: ]! |* ^+ t
: v; v3 U1 i# R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:
% p3 w0 R0 ~% D
! K( d+ y0 \, @* v) ]: Cstruct MyVal# ]/ y4 n( U" s: \! ]
{
4 j; G( h) f& H. J  // blah blah.
2 S* d5 N* B4 d! X) r: L8 q- y  void swap( MyVal& ) throw();
. U, Q! L0 o7 Q};# s+ j+ p) n- g, L2 ~) n0 B
   : J, A: ?: E) ?& v0 H
namespace std {% U% |: T! Z- z
  template<>% n( R! w  E6 \" C
    void swap( MyVal& a, MyVal& b )6 g0 c# r4 I# [& J; N
    { a.swap( b ); }
1 n$ q3 O; [; s}
$ v! D8 Q( {; W7 {% X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。/ J; O! U5 U2 D; L" Q1 d

3 o  q- y' m# _11. 使用 vector 时的存储管理策略
* V/ n" Y4 v8 \3 d- G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:; Z" ?/ G) B8 F$ D7 `) S. Q

: U+ K5 a6 Y/ k2 F- D0 f3 _% [IntVector v;
! i0 Z# K+ ?3 Gv.reserve( 100 );
+ m1 x3 x' K6 a' Jfor( int i = 0; i < 100; ++i )
) S9 W7 k% c0 R$ _8 w    v.push_back( i );
0 L; K2 y  W7 ]: n& {2 d) H) g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:1 I. G0 ^/ K. ]
9 k, m0 |) E1 h
IntVector v;' s( E$ i/ \& C9 j- Q/ ?
v.resize( 100 ); // v 已经包含 100 个 0.
# m% K% U6 x0 G; F' O+ bfor( int i = 0; i < 100; ++i )
: K. I& V/ p; ?& v    v[i] = i; // 可以赋值2 T" {0 h& X; r
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:& ?. b: ], o# n. M1 C
  I# H" M: d5 [4 S# e7 ~& S6 V/ o7 m
IntVector(v).swap( v );
+ |' S" w5 A" t  Q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8 @/ m, K8 r  P; \7 t7 m
5 ?" H2 Y5 k0 J9 m( L2 d8 Z
IntVector(v.begin(),v.end()).swap(v);
/ X+ I) ~  }3 Z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)。
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