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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
0 j/ ~. G) H0 I, ?) N* d* }' k1 c6 m: b% C
原文出处:http://www.cpphelp.net/issue/vector.html
/ f# ^5 _5 N: U& j1 y8 \& i0 O. I# T- o6 v  {
2 f4 \: A3 t, y

$ v0 p/ q" @% Q  C/ _. T# w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。4 X, |9 V. u' I) ]* O- }1 m
8 K4 |# o* h7 f# \
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<>。
* K( s! z. W8 D( ?, X; M5 p% I. Z( C( R9 u  N& J* {% n
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。; U, d1 j$ J9 W* ?* c
/ @" N- }4 R' v& _- ]8 D$ v8 y4 R: T
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。
+ f) d3 R' ~9 W2 P5 y9 p' O- g, {) x" H2 f  l) L5 G! s2 A
不熟悉 CArray<>/WIN32 也没关系,这里提到它们的地方并不太多。7 y# W7 ~7 u8 A( ?
8 j4 d' k/ X8 K& Q" O% m
1. CArray<> VS ::std::vector<> ?
0 ]  A& H  Y" R9 n: D/ v- P$ |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。( H. }$ z, p: P9 p

) I! s: [1 [0 T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。
# _; |, _, N6 }* o" n9 p) s" U( k* {1 I# B2 p2 P
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)。: ?2 @4 h/ `4 F$ i! |
0 c0 j# ?  b& M( _0 |0 Y* N+ i0 H+ l. I
概括起来,CArray<> 与 ::std::vector<> 有以下不同:4 s* B6 J) a* b# M

8 Y1 S. V% \0 p" ^, \: x0 j1 s1) 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。
! p" e1 ]) ^' x: j; i8 }/ D
' ^: f; P; X; \. H. k2) CArray<> 不是一个恰当的值类型,例如下列操作都是不合法的:
. C! B- X- e* P) B/ i# U/ I9 X  T/ ^( ~# o- U& ?9 f
CArray<int,int> a;- Y* b0 P3 a( Q6 I
CArray<int,int> b(a);  // error, must use Copy().
1 y) Q, l; h# G1 p/ `1 a  @* r4 Jb = a;        // error, must use Copy().
4 E0 V3 n2 Q% B- b6 i- Gb == a;       // error, you must write your own.5 G0 x. }- r, T9 @4 ^
b < a;        // error, you must write your own.
6 p: @. ]% y; o5 W; r! F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。6 N0 p1 ^6 u" _) A+ G  I
9 _% M% Z* k/ `/ u& T- B
此外,由于涉及到四个特殊成员函数;) H0 Y& h5 t( F: E& v

* E2 J# {; e# @, Q, H1 e* E7 aT(); // 缺省构造函数(default constructor), j( Q4 u9 [/ |3 g
~T(); // 解构函数(destructor)
) E& C4 W) W0 e8 o0 IT( T const& ); // 拷贝构造函数
: H- _9 w, F: `9 P* X/ fT& operator=( T const& ); // 拷贝赋值函数2 Z+ }8 k6 E" J) Z
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:
7 j* \8 f3 `" c. w. X, u
- `( D2 y$ ?! j! R! O: ~# y struct T
1 ]+ v' f6 ]5 S6 s# v5 r{/ _* `% w4 z; x* J; ^; ~
   T() {}1 P4 e$ h$ g4 @2 b) A0 a% N) c
   T( T const& t )1 y0 E; S# E% ^: s
   {7 A+ u" F- u4 H
       a_.Copy( t.a_ );; E  T7 |; P8 t' I3 |. A: A
       i_ = t.i_;
! m/ K! e! o; {: ]# Q: ^       d_ = t.d_;
* _) T1 i& W- W, v8 a3 n       s_ = t.s_;& P8 q$ f- J* h9 Z. _, r6 R
   }7 z0 V& Z( C; T
   T& operator = ( T const& t )
; K3 U, Z- g9 Q+ H( X   {
/ q* b8 O8 e, o9 g/ w9 I1 w       if( this != &t ), Y* F+ m( e" U1 M$ K" D
       {4 [5 ]6 e& R$ r7 t
           a_.Copy( t.a_ );1 [, y4 g2 N: U$ A0 R
           i_ = t.i_;, _' N# l3 b; l9 [: [
           d_ = t.d_;
% K; |$ t4 O- \' Y; t8 m           s_ = t.s_;
2 p2 Y- `# K; R) _% N9 T       }
. \% |4 c; S# p0 k: v% o& F* T       return *this;7 }8 U5 W5 \" A  s* o) `; v5 g( p
   }
5 i& y" i, B. }4 aprivate:- w% x6 F* b# R* v; I3 r$ g4 m
   CArray<int,int> a_;& y' Y* [" U. ^: ^( f8 c
   int i_;0 h/ q& a0 ?+ l
   double d_;$ m6 m# D7 X- A% p" B8 D
   ::std::string s_;( C1 I9 t& z/ [' B; p# q
};! s- M  P. r" V; C" E; d
如果使用 ::std::vector<>:
. x9 v7 `4 k. O& X% ^) r* Y% i" b2 ^7 u, \
struct T; T; G, }9 _7 ]7 |* l
{' Z  b; W* ?5 q  i" i
private:' Z0 B1 H0 s8 G: l; {' P) |
   ::std::vector<int> a_;# K4 z: O& Y* m8 L
   int i_;$ K/ I* G8 _) T1 ]5 B* F
   double d_;
4 t1 j& w: g6 W6 K; I   ::std::string s_;
  [# @4 A8 _3 t0 F" P};
9 D4 ?/ R) f6 U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
) x+ v8 z; u) o- F, S3 _/ U! AT(T const&) 和 operator=() 中去相应地增减。
. G# p/ P7 j% b6 I( D7 N# {% l; O7 b  @$ R
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
, @, t3 d; S( f6 d4 Y: b% `2 O& h::std::vector<> 上运行。例如:- f% A5 Y  E, q* i0 ]  R; x. P

3 b1 W2 h8 u/ m6 v- w+ l% m' u& Istatic int const init_vals[] = { 3, 1, 4, 1, 6, 9 };# s# ^3 [$ x! b" d) n
vector<int> a( init_vals, init_vals + 6 );
: {8 q' A5 o4 f% a! [  B% ~*find( a.begin(), a.end(), 6 ) = 5;    // 把6改成52 u' B/ B& |0 m+ Q) e
sort( a.begin(), a.end() );    // 排序。% A, {+ v2 w$ M: j# j0 ~! P
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?) l' `9 }3 e# u% b) C+ k
( n! B* t" W$ b6 T' `
CByteArray等的问题与 CArray<> 的问题一样,甚至更多(例如,CPtrArray,永远不要用)。6 Z9 o' {" l  P' e
, m9 T1 q' q. n
同样,其他的 MFC container 模板,象 CMap<>, CList<> 等,都有类似问题,都应该用
+ K+ Y$ [1 \1 [1 G+ m::std::map<>,::std::list<> 等设计更好的东西代替。- L1 B- A1 |' p, X; k

% a- R! B1 h4 h9 G+ y; `2. ::std::vector<> 在哪里?9 g) k9 h) z, V; r5 V
::std::vector<> 在头文件 <vector> 中定义:
: N' K4 X# p. ?$ H+ ^) j  {; s# U/ N+ E$ q4 D6 T+ j) a
(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>。)4 z% ^  a2 |4 i6 ]: U4 t+ l7 G, Q" E

2 L$ L% Q- G( C2 Mnamespace std
0 V8 K  j+ |( r9 z( {" H  h( P{
1 Z- }8 f4 p+ o+ e2 p    template<typename T, typename A = allocator<T> >
( J! J* Y6 n. @: v5 f( C    struct vector
; S' J! ]; ~5 G' B, g) k9 j* z+ n    {  o# Y' {! [; k! K3 d
        // 具体内容稍后讨论& a4 ^4 z9 a/ d, J) N* e& R' f
    };, L9 d5 e. _# Z

( F8 q# N$ _9 x! T
* E8 J* {, }0 r9 P. R+ K. K    template<typename T, typename A>" f4 R) w) F9 l' G0 C3 T2 T
        bool operator == ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
% C! |1 ^/ f# \+ r    template<typename T, typename A>
2 H( E! Q: b, R1 y1 H6 c. f- P% {4 i: q+ [        bool operator != ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
6 P' g$ {, [& g$ @! H5 {: E    template<typename T, typename A>
$ f& p4 k9 N- O1 }, a0 C6 o+ c        bool operator < ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );0 @; H5 u) \$ r& J( I! D
    template<typename T, typename A>5 M  {( J8 P1 d4 R4 D: l4 v$ S
        bool operator >= ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
, o; c$ h3 H: }0 c: E8 T    template<typename T, typename A>& u) R; M# h, i  l
        bool operator > ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
% N3 F( t5 R! ^    template<typename T, typename A>$ T! t8 p' E2 X" u" |0 l0 f
        bool operator >= ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );3 Q# a, h; G: K
}
) d: q6 c+ C( q& g6 @0 V1 Lvector<> 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:  ]0 i9 u" _( S5 N6 y2 h

$ o9 _/ w6 W. k$ E% E& f#include <vector>3 s6 T7 Q; Q3 [7 J; u
typedef ::std::vector<int> IntVector;
0 k6 M/ U8 Y7 mIntVector a;" Z/ m  l% S, ]7 ~
IntVector b( a );1 K4 @& E; M/ L) A& D
IntVector c;( g( f) e+ M: {* f- H& |5 @
c = b;
6 U8 f  {& z5 F8 fassert( a == c );
& ]( K- @% C* `' X  Z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<()。4 U3 _& b$ l  T7 h& Z
8 w! ~3 F# t* S2 g% 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。
" p) |- n# M7 }1 N/ F
) X% w/ \9 m) a( f% D7 m2 `3. ::std::vector<> 中的类型定义2 i- R6 V; K: q* X" K
vector<> 中定义了一些类型,下面只列出常用的:; C7 C4 M3 P1 v- [$ ^) r

/ x0 a) ^+ N2 Ytypedef T value_type;- A* K0 F# `* z: p+ D: A7 ?
typedef T0 iterator;1 s8 ]- D4 N' @
typedef T1 const_iterator;
& j. n$ \: n, ]typedef T2 reverse_iterator;
, j7 ]8 ~2 J* m8 c7 r. v- G, btypedef T3 const_reverse_iterator;6 `  v! {. I1 L( e+ ]

+ c7 W: n! X7 m1 ]" ~. Xvalue_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。2 K6 O, @9 ^# {/ i: g& N3 u
  J. _" k) u! n  K" u
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:
- H: L+ R! _% b& _/ |& d. G2 P  d$ j. p9 R
typedef ::std::vector<int> IntVector;
+ R# S# B  `5 R4 W4 d' R: jIntVector::iterator iter;& }0 i, a' t' i6 m- H9 `3 h
IntVector::const_iterator c_iter;$ }' f4 H. e6 H9 i* u: H! L( |
// ...( c4 |2 {1 B( Y2 K# e
++iter; iter++; // ok: increment, post-increment.
' D( Q; H& \3 O7 q0 z--iter; iter--; // ok: decrement, post-decrement.
! A7 y/ Y. l( s$ K% t++c_iter; c_iter++; // ok: increment, post-increment.0 h6 M8 S4 p' l2 H8 L8 ^; w, L
--c_iter; c_iter--; // ok: decrement, post-decrement.
" E) t! q% x' C, L" K. e" c6 \# v*iter = 123; // ok.
- c0 X0 n7 w/ c5 V* n9 [7 vint k = *iter; // ok.7 D( `# ]1 y4 J* |% U
k = *--c_iter; // ok.2 g1 w' X: P; Y, T
*c_iter = k; // error.2 A: Y# h4 y0 s1 X
c_iter = iter; // ok: iterator is convertible to const_iterator.# e1 R  Q4 [: |4 z) o
iter = c_iter; // error: can't convert const_iterator to iterator.
; y4 c, ]) z# E5 j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*:7 C& L* m2 `7 x( r& l4 c# {: _7 p
) _' s: }( q8 U; M* M
T* p = iter; // may fail to compile.
" v9 R/ ?0 O/ j8 I- N6 d& `3 I' ?T const* q = c_iter; // may fail to compile.7 w1 m. v! Q+ u1 A8 h
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。
. S" T) n6 v+ E% H$ @4 m9 x; J- G2 s0 d% B# Y; o
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。4 q/ u7 C1 g# U; X6 ~, S* R
$ ]2 t# v: u0 ?( P# {4 {
4. ::std::vector<> 的构造6 H$ [) t4 W, b, L% V
vector<> 提供了以下构造函数:(忽略 allocator 参数)
# n7 K& k# w7 @4 L7 C8 w. g! o0 Z  T
vector();
( O3 m  |+ r9 F8 J$ b" q1 pvector( size_t n, T const t=T() );
; X& `6 q! B$ X* d" }6 qvector( vector const & );5 \8 v* d( W% i3 T* m3 Q
vector( const_iterator first, const_iterator last );
/ t% |9 v% c) s4 G9 X3 A2 j3 [1) vector();) G! _( Z+ P$ y' [4 ?1 {

' ~  g+ P* n7 S0 b. {0 u" O构造一个空的 vector,不包含任何元素。  w. O! m5 Z/ E& K
  Z' D* O6 l/ E7 S' d  a( J' e8 V7 Z# h1 u
IntVector v1; // 空的整数向量。. w5 i, i. }; h* D2 [( s
2) vector( size_t n, T const t=T() );
, O: m6 v3 M! \. ]8 _* [8 P
/ ]& Y/ n8 _( J  M( R, D6 z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:7 o9 y; \- ^2 ?' }! h7 t
# S# V; q- z3 T+ Y4 V9 w% Z& B
IntVector v2( 100, 1234 ); // 100 个 1234.4 ]$ O0 q. v4 Q7 g/ o0 b* f# X
IntVector v3( 100 ); // 100 个 0。
8 C2 z8 g4 T% s9 R) Z) V3) vector( vector const& other );
+ |- W) E1 r$ D
3 R# z6 n, |8 y复制构造函数,复制 other 中的内容:
0 O! k) z6 y! f1 b( @2 z
2 W* E" t9 n7 Z" P. k0 q# tIntVector v4( v2 ); // 100 个 1234。" E: v2 ~2 j2 u7 H7 A( m
4) vector( const_iterator first, const_iterator last );
! o* _: v0 V* }2 Y4 k! V* F/ P  C( G3 H& n+ |9 `7 M- p8 V+ c
事实上,这个构造函数应该为$ r. _, O: m- W1 [% i' }4 i

& Y+ [# I+ U) N# G) E' o3 l( Mtemplate<typename Iter>0 j3 B  ?) f) k% s3 p+ }
    vector( Iter first, Iter last );
2 K9 @8 z+ Q% Y6 _: _, e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:* f# o4 J, ?1 [% `; ^7 P( n: B/ h) f
) p5 b; S8 c( y7 q/ m  \
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
  O$ k* N2 m) G' d+ r( r, W) k9 EIntVector v5( a, a + 5 ); // {1,2,3,4,5}
  @" {6 I1 x7 J1 rIntVector v6( v5.begin() + 2, v5.end() ); // {3,4,5}
: k! a+ A( K  H) z6 r5. 访问 vector<> 中的元素
% L3 ]! ^+ j# L5 I6 z' \以下成员函数/运算符用于访问 vector 中的一个元素:
7 `3 q8 W3 h5 T. g' J. A; D3 d! j+ I" o, S
T& at( size_t n );
. v! X$ B# x4 b" Q+ pT const& at( size_t n ) const;
: \3 K( c( q! s& hT& operator [] ( size_t n );
4 F1 E- f' s4 J  M. ?, M* zT const& operator [] ( size_t n ) const;
0 {7 t$ {" n% V0 DT& front();) q/ s3 e7 L1 [. V# s4 _" y
T const& front() const;
* V. d. o5 g2 ^' o* D% k9 ?0 PT& back();4 U& M& I$ b% i: Q$ N
T const& back() const;, B$ ]2 W; u' k6 @, X$ D) l. Y
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。% r. z8 e$ y& }+ [

3 B9 N" G. Q  U/ \% r+ aat(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。) k6 G7 W2 x/ h. D; g

' M- M- z- W! s4 _: ?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。0 m+ E7 K6 t( F6 K

/ R- K' h1 |( k( K& Zint a[] = { 4, 1, 4, 1, 5, 8 };3 f$ w. C) e+ F! c
IntVector v( a, a + 6 );
8 G. B, ~& }6 h4 O) O; W9 ~. r% d// 使用 front(), back():
  N4 I9 x$ s; x% Jv.front() = 3;
1 o  O2 t" z1 y4 z+ p$ v4 Fv.back() = 9;
6 a' ?1 v% p& @- s// 使用 operator [] ():
" j9 ?1 k2 D9 G7 I, tfor( size_t i = 0; i < v.size(); ++i )3 {- y3 O4 T  Y$ K$ C! F
::std::cout << v[i] << '\n';
, M6 ]! ~$ o8 j4 c+ J, r6. ::std::vector<> 的存储管理
2 v7 S9 {+ U  z以下成员函数用于存储管理:8 O2 d4 n# z, @8 }! l

7 H' u6 E, t& e' W3 c8 G9 L$ ?+ ovoid reserve( size_t n );6 m9 G2 r; _$ l% Q3 a
size_t capacity() const;
% H7 P$ B: b" o9 V1 P5 k: {' D* {# kvoid resize( size_t n, T t=T() );
. R1 m- L. A- E9 G( M5 Vvoid clear();3 f$ s8 }4 X; R1 e' ?/ G
size_t size() const;( E$ z7 {+ |" g, u2 i1 ^6 _
bool empty() const { return size() == 0; }
& N0 A% V. c3 ?$ x/ h" [. E" Bsize_t max_size() const;/ |/ J- Q: E" e6 m# ]
9 L& j3 s  j: \
另外,push_back(), insert() 等也涉及到存储管理,后面另行介绍。( N/ N* r6 `& U3 v5 y* L7 A
% r% G4 b5 F  S$ n$ O4 D6 }1 P
1) max_size()7 D6 t5 d5 n7 S8 O

8 m0 q  O( ~# F" B& k7 v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。7 ~# r# u& W- m$ W

; K; C% Z! Q; y- G  D2 z( h2) size()
: X! t% y: q# E; ]+ U" F( z; u
- }$ v4 w3 G! M- H返回 vector<T> 中实际装的 T 的个数。相当于 CArray<>::GetSize()。
. s+ ]) ^3 s4 I' |: o2 i5 o: s3 l
2 t, f) M; p: y4 n3) empty()
! F7 E0 x7 ?/ E: Y, o( L8 U3 \. x; R9 @) a0 F6 @
如果 vector<T> 中没有任何 T 对象,返回 true。也就是返回 size() == 0。
* C+ \/ b+ E: E9 [2 ]3 ^3 `6 c
- c1 D6 k( P' y. j$ j$ w. d: G* p* g4) clear();
# J* ]" @6 p  ~; S% ^1 B  k% m4 z3 m$ c- |; x
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& x" U3 P. I) g( f" Y% u

7 _* y8 ?; _2 D" p+ y0 Z5 J5) resize( size_t n, T t = T() );5 T* v: R" `# g4 f  |  P7 g
$ F7 m; M5 w, Z* s, d
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& A9 G$ L4 d; n* m( r, X+ Z$ F& }
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。
% `7 q' ]! j2 a+ w3 o. ^" |: b+ T  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。, S4 @3 i# a/ ?' P* X1 k% l
% }. g8 E' J# V$ l, c
6) reserve( size_t n );, h' Y  ?5 X9 q9 z7 t4 T

$ [; P+ n" s% K5 H9 T, ^+ e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。) b9 B' |+ I3 j4 n. g1 m6 Y. m% h! ^( B
) ^% d* g3 J3 l
7) capacity();' M  S4 T/ R% z& E. T

- i& ~7 w4 K+ }. ~1 r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。' I' T. W( G5 n! ?/ S

# @$ S! `* K6 @3 ?* Dvector 管理的动态存储空间是连续的。执行操作5 f! T; L& I# R1 i" L7 n) v
( t+ i8 S% h5 ]. e6 p  J5 v
IntVector v(7, 1); // seven ones.
9 [) f1 A$ R7 i  c' g, T2 r5 pv.reserve( 12 );  ?8 ]. ^4 i' b1 {
后,v 的状态可以用下图表示:/ B4 {) |* u" o% q8 Z
* A) v; t) }# k
/--size()---\
; Y: C% Z% u# ^! O|1|1|1|1|1|1|1|-|-|-|-|-|
( ?" y# R: C8 V2 J \--capacity()---------/% `4 O  e4 I- C; y# k: 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
  I* c3 b, _8 [+ m2 I0 e  L. l
v.push_back( 2 );
7 l  S. v+ c! o! xv.push_back( 3 );
% k9 }9 }! y5 [后,v 的状态可用下图表示:
/ o0 _/ v0 q6 a, ?" H; \+ z  k3 s# d- I* V1 n
/----size()-----\, @5 p8 u' K% a  ]
|1|1|1|1|1|1|1|2|3|-|-|-|; v- |, [2 O. V5 Z3 \
\----capacity()-------/: b7 M) k. v" V2 g3 R7 J
执行 resize( 11, 4 ); 后:+ t" w3 a! |. P. E" ]; u4 y$ }

6 c; [7 D$ i, g /----size()---------\2 s( w# i" s, s
|1|1|1|1|1|1|1|2|3|4|4|-|
: _* w) c" ~& {9 ]6 S& C& _ \----capacity()-------/: |3 {" i  r. Z4 a; W, ?
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:1 O% K! a- w' j2 a/ {- w
( V9 _7 _5 ~& b: M. w5 S
v[11] = 5; // undefined behavior - anything can happen.3 S. S" Z+ n, u/ i
7. 添加元素到 vector 中
$ b& G) q) H: x. P下列操作添加元素到 vector 中,并可能引起存储分配:5 Z% R* N8 {: w- V6 L
; e& w$ F2 d7 L+ {1 R
void push_back( T const& t );
3 O! e! a0 ?0 ]void insert( iterator pos, T const& t=T() );
1 `9 ?3 s2 l/ \: a! V5 U. hvoid insert( iterator pos, size_t n, T const& t );3 K' E* g$ }$ i5 U
template<typename Iter>
4 y# x( D$ o  U) o6 ^    void insert( iterator pos, Iter first, Iter last );( w* D0 L2 d9 }, M& ]
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。  o. n6 v) S, r. u8 d

! j" A! X) [& @- E4 [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。5 O8 G3 A* U( `3 |9 K# ?1 k

  P+ k7 u8 T/ ]$ N- h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。
) B7 H& r' ]& H# U2 u
( D3 [; M4 `" K% |4 q+ J0 QIntVector v;; c# |" ?0 I$ d6 F) q
   $ y: n0 y$ s$ B$ N
// add 0, 1, ..., 99 to v:
4 t9 W) X1 q: W% \; {8 |for( int i = 0; i < 100; ++i )
* n6 J+ u1 E7 {, H) Rv.push_back( i );
! W# E& N; X  Z1 w$ t% c  J   2 p7 s+ i/ p0 Z# w
// append 9, 8, 7,..., 0 to the end:- y: w+ ]) \. q9 V/ P
int a[] = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 };
$ C! `: _5 z" H! Gv.insert( v.end(), a, a + 10 );
) J, t8 k1 Z' a/ m8 A& |8. 删除元素" C6 V1 S  b5 z2 e5 s
下列成员函数完成元素删除:: [% v+ r9 J+ v$ C8 S6 w
! w0 {  ~( m; G7 W  |3 M/ N
void erase( iterator );$ U; @6 L; l) f* g
void erase( iterator first, iterator last );# w' L9 X5 Q. I! G% V$ G- f
void pop_back();
/ o0 m3 a5 G, q+ {1 Pvoid clear();
8 \6 J3 [. E& Q/ h  t# J4 r这些函数分别删除一个,一串,最后一个,或全部元素。0 i  u! J" U+ ?% ]7 _1 N. t" g5 x5 ?

& [' \1 o! J' r' w. ?- tIntVector v;9 M2 M/ g& v0 b. K7 q# H% n5 Y' I
for( int i = 0; i < 100; ++i )* _; J0 m- K+ Z, c' w% Y
    v.push_back( i );, [  ^- h! {! P# W* N! _& ?7 w) o! f
   2 K0 d9 Z7 o/ j; p
// 删除 50, 51, ..., 89:
6 e' g. N- b, w7 q/ Iv.erase( v.begin() + 50, v.end() - 10 );
5 T% {& ~+ I2 j   . U4 ]' Z  ^& Y/ D
// 删除 49, 48:
* E6 T% X& p* D3 i" wv.pop_back();- x' J' t! x* T  n6 l$ I
v.pop_back();3 p0 P8 q* H8 P% y! ]0 o7 ^. q
   
- Z- g& q1 X5 X  q. S; j// 全部删除:8 A6 O" D2 p$ w$ o4 A. z- X* W
v.clear();
) [6 |7 T! O+ l$ p- T/ ~% K2 W) n1 R注意,删除操作不会引起存储分配,因此 capacity() 不变。
0 D/ k2 s! B: d# \% @, u) T' V; S
9. 作为序列访问 vector 中的元素. Q+ I( u0 l8 D' Y
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。7 u0 Y4 s! X( v5 a
8 Q8 @; H( H* }/ Y5 O. b6 A
“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。
: e$ ]! y3 g* g. I$ D' @! l; d$ }4 e! f/ T) D: E* g; ]7 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。
4 t6 a1 X& G) A5 _4 m
1 q5 {1 f+ y# B$ r' cvector<> 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:! E3 `+ n# z; X+ E

, Z3 w4 ]; x0 V; Witerator begin();
4 S( c/ n' z( qiterator end();
0 M9 ^: B; j5 H. y1 E" T7 cconst_iterator begin() const;
' z0 u/ E: }5 ~const_iterator end() const;
# P5 z6 P# V( I3 u5 B4 ireverse_iterator rbegin();  I* V; Y$ Q- k
reverse_iterator rend();
6 h" z+ L- A; q+ m/ _0 B, E% [const_reverse_iterator rbegin() const;1 J# p& {3 M; c) e& Y8 f
const_reverse_iterator rend() const;
( }, `! D+ d3 G' i. c- y+ g7 n/ I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:) s) B4 M2 t$ O% Y1 O9 L6 {! [

/ i- N9 o  t2 a/ Mint a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };' b* O9 Y: R, Y8 X6 v
[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*。& O& I+ a( W8 d! r* h

$ d* @  v' v- ]$ P* }[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*。9 R7 X* ~5 H. E9 W
' h+ D: V& X9 {: `- r8 _" ]
IntVector v( 100, 1 ); // 100 个 1。2 I2 j" j% h# ^/ 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。' @3 w, b0 H) r# W% ]7 r2 f

( C+ G* }. P8 _! s9 `[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。
- f: E+ q* i9 H3 a* I' o
+ j) m5 T( K% m# g9 |8 }" O[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。: O  U8 o6 [0 l( g4 z

0 X, H, O# x2 a0 `  S( T[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。
2 a& s) H+ F( @: f+ J* l- x
% a9 a* _8 }, L$ N" D1 O下图是有十个元素的 vector 的 begin()/end()/rbegin()/end() 的示意:( C) K; n* d2 F
1 B/ \6 w8 J$ O* U; T' V, h+ w
begin() ----------> end()
% ?% b+ {- ]5 J+ Z" \. s  D" q  |                   |& I# d* g% u2 C: d( |- w
  v                   v. b, l2 E  }, V4 \. M
|0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|
$ I( a- e, ?' x' E1 n, z^                   ^
. b5 J& L4 ]& l! `! E! K' x|                   |
! s+ T4 }& [7 R% t7 ]rend() <---------- rbegin()# G# U- g5 Y) d& V# m/ `0 j+ |! x
   
* `/ |4 n7 q; {+ F6 Q- ?9 hIntVector v;3 M* [& q( R3 P( A
for( int i = 0; i < 10; ++i )' x9 S' Q3 _9 v8 P8 G. ~( x
v.push_back( i );
. y( l# n  v5 d5 |' O   
0 i" @7 ^  Y+ \7 ~+ q& y// print 0, 1, 2, ..., 9:6 l* f+ V  y  D/ k
for( IntVector::iterator i = v.begin(); i != v.end(); ++i )  X5 @  T' z: n, k2 A* d
::std::cout << *i << '\n';
! [  s% b3 H0 e: C+ ^/ ]   , A8 E; M' K3 |* r" ~1 w) b% X% m$ C
// print 9, 8, ..., 0:* }* f$ [7 P* x& C
for( IntVector::reverse_iterator i = v.rbegin(); i != v.rend(); ++i ), }! }1 d; ?, x
::std::cout << *i << '\n';
. D5 y/ M+ `7 @0 W6 W7 q1 \9 ~- [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:3 B- g( o7 B, I. {, U

& Z( X3 Q3 z+ z' ?3 v" W::std::vector<HANDLE> handles;
+ }6 @0 h4 \+ f* n9 f# [/ L7 ~handles.push_back( handle1 );
+ s, M# |9 M7 A' D* g: w3 A- x) Bhandles.push_back( handle2 );
4 ]0 p& }% m) V4 p4 H0 s& j! v
8 [" U: v  D% r0 O  T- V( I" [$ W* \
::WaitForMultipleObjects(handles.size(), &handles[0],TRUE, INFINITE);2 }, w: h3 [. U3 p7 {, }3 _" L9 ?
这在与 C 库函数接口时尤其有用。' g; v+ l' g+ N
/ S- z- {% {$ t% c) E9 w
10. 赋值和交换' L& I: L0 S  M: w: A& v+ x% l; D
vector<> 是可以赋值的,这也是一般的“值”类型必须提供的操作:  J- \% {, W: I1 K" z

  j# S) V& h. o8 t; x- VIntVector v( 100, 123 );# N3 n3 I( X+ i7 V! V
IntVector v1;) `/ e" [: R; t
v1 = v;8 _# {7 |7 O6 r+ J6 Y; e
vector 另外还提供了- T; }; G9 O% I- e$ p. |  i

( E- t2 c4 j. `- Ctemplate<typename Iter>& \7 u/ m' j5 S2 K. |' k4 }& L( d
void assign( Iter first, Iter last );4 h) f9 ?$ |8 E) Y" R2 F- [- G! a" b
void assign( size_t n, T const& t = T() );
% U/ P' [+ M  n+ E/ |用于赋值:
( O; k- v$ S# n. Z" \- p3 E6 l+ L/ ~
int a[] = { 1, 3, 5, 7 };
( B9 c7 {9 U/ qv.assign( a, a + 4 ); // v 将包含 1, 3, 5, 7.. J) d) u% y6 J+ K; P" \2 M$ x
v.assign( 100 ); // 100 个 0。
6 M' H! [6 p1 N$ ?, ]5 {1 x还有一个很重要的操作:
: g0 _1 b* M* p( a5 ^5 c
/ T6 X) X+ d/ q0 N% v4 [void swap( vector& v ) throw();& [& I9 `! \1 i; V5 F# Q" |
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。# G2 N! u. _+ S3 P* W

9 B( P7 ?. h& W( W; }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:
3 D4 k3 y' \( f1 ]7 X( D, H
9 }) t. U" g$ wstruct MyVal
0 A2 |0 G* K7 e& i3 H8 Z{5 m5 R, V/ l, J5 {
  // blah blah.# O/ O: W% j( \% I
  void swap( MyVal& ) throw();
, c# m5 L( H/ p3 v, }- l};
  H$ P; g/ _4 d! O% j# {0 N   
% }) T3 A* w2 r6 Mnamespace std {
( `5 t; n" X$ `, t  template<>2 O; l. u! d5 H
    void swap( MyVal& a, MyVal& b )9 ]+ _% n- T1 Z9 j+ o+ d) H5 d
    { a.swap( b ); }
, q' X7 a' @2 \( e2 o1 L  @1 f}% R7 d0 I' N! W( Q, V+ d3 }
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。
) M1 t# Z% O+ V" S+ s8 w2 o5 Z# m+ u& T
11. 使用 vector 时的存储管理策略& v" z; T: W; L2 ^( n
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:
, D. Q  k  Y  f  d4 d1 A; \9 x+ @2 n8 y. m
IntVector v;
' L. b; R* U, b: }0 u6 o, jv.reserve( 100 );
* u' |7 O5 {( i$ Xfor( int i = 0; i < 100; ++i )1 P! q. o) p$ d! d# G0 l, a0 P
    v.push_back( i );
* T* N; o, L2 |, N2 U% r) ]9 I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:) I- ^  `/ s+ c  _

  N8 T8 ]3 f0 ~/ wIntVector v;, Q7 `: y2 u) S9 E
v.resize( 100 ); // v 已经包含 100 个 0.
) }7 ~0 n7 Z1 _' \( w% U2 z( [for( int i = 0; i < 100; ++i )$ k& u6 I5 w. t- U; M5 y
    v[i] = i; // 可以赋值6 h! I  Y; t+ @1 E+ S
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:
# k$ @# N) O3 m+ S/ F' m9 a6 I5 u8 P
8 g  n# k- o9 z5 FIntVector(v).swap( v );" s9 y) F; M* [
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
9 f0 @- B7 s1 S! J2 G1 e' d$ @8 Y0 s6 s* g
IntVector(v.begin(),v.end()).swap(v);! {1 B" ^) J7 i
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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