找回密码
 注册
搜索
查看: 5659|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
! e/ x4 r& F# h# K' Q4 C/ @& y, `
( d$ R# S& [3 b; W) j# z: l$ @7 Z原文出处:http://www.cpphelp.net/issue/vector.html; a& A; i/ H. H/ A8 }9 Q

, I/ n) w( U( N+ e: C' H# ~2 ]; I* s5 A: d4 V* a1 x  b' x
. [7 D; d9 V( Q. q! I6 \
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。
! e# x" s' F, j& ]4 P  W8 L4 Q2 K4 ]+ P7 m
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<>。
6 O, U0 `; c' v9 P
' [& b5 _9 d3 [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。$ W- T- X5 S; f/ h; ~* o) u5 H
* \, p/ M2 }8 h0 B
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。: v$ g) C! y- H- s( S7 O
+ _4 h7 n1 F, @, l
不熟悉 CArray<>/WIN32 也没关系,这里提到它们的地方并不太多。
" o4 k/ |4 z* |  c9 l' x( b! B
1. CArray<> VS ::std::vector<> ?+ p9 m: @4 {9 w1 [- K) X# @) J4 L. a
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。7 ]# k9 [3 `$ {

4 B8 Q+ q7 Z3 X( S! G2 ], 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。
3 }* g+ I! l' {
5 B  e% b9 F) j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)。" B  P: U) Z7 \3 R& u* X5 \

; A) `" U$ Q' x$ {' c+ [- r. ~$ E概括起来,CArray<> 与 ::std::vector<> 有以下不同:
: i9 q& M& n  }; d
/ }# k  X. H+ W% o, K8 W$ U1) 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。
& Q9 F) A9 i* w' r, k" U+ ^: T! m, {3 P2 ?
2) CArray<> 不是一个恰当的值类型,例如下列操作都是不合法的:# Q) q9 I+ ^/ |! U1 k/ F; K* H

: J7 [4 [# H! b: c7 LCArray<int,int> a;
( @2 ?: ?( s& s  Z! eCArray<int,int> b(a);  // error, must use Copy().
, G6 T) k6 f$ f! ab = a;        // error, must use Copy().& `. _4 y7 o8 J; \/ l6 q4 ]# W4 `
b == a;       // error, you must write your own.8 k/ t* _! |) x( Q5 p- I
b < a;        // error, you must write your own.+ Q- W1 z" w  i3 S7 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。
1 ~: b5 G; B6 X3 W# T+ J2 n, s- m& y4 ]3 x5 ?7 y; g" S; j! ^2 z
此外,由于涉及到四个特殊成员函数;
9 l% k/ X' G4 `- h
  a, H; E# d2 Q4 zT(); // 缺省构造函数(default constructor)
5 N/ [1 |  {! ?~T(); // 解构函数(destructor)
5 S. E* b* d9 t# s# M+ l. GT( T const& ); // 拷贝构造函数1 V5 B5 d1 `) s
T& operator=( T const& ); // 拷贝赋值函数
; M# _' N; U$ p+ o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:' a6 ]/ X9 [: e8 K! a, f7 r- T
8 R. Q# M9 a7 Z% K
struct T/ H/ B" c9 K# t
{
8 P3 Q. V- m5 c/ T! K7 o5 y+ w& C   T() {}  J2 W+ `) K- Y" t6 a% H( K
   T( T const& t )) O/ T7 H3 Q9 h$ v) T; ~* H: u
   {" F" Z/ i( C% A& ]4 o9 a
       a_.Copy( t.a_ );( j0 @; m9 X/ C6 Z! r; \; \
       i_ = t.i_;2 G2 [; U. x5 u1 j, W7 G# a9 X) X) b- Q
       d_ = t.d_;2 O* S& e4 A6 X( o/ z- Y
       s_ = t.s_;
) D8 j/ y7 r9 V4 N8 l: K   }
% X  X4 U7 w$ v0 m$ {  U+ A   T& operator = ( T const& t )
* f" w: X( E7 T( t; S% u) x   {* F5 y5 f+ c  }% p( ~& S
       if( this != &t )
5 d: v2 X- w* P9 Z& R4 R( B       {% b* a6 G/ E+ o% h$ s# F' V! V
           a_.Copy( t.a_ );" w' k4 y9 U/ \$ V4 T% S. b8 k/ x
           i_ = t.i_;
9 H6 {, g! K: w0 S3 m* c$ ^           d_ = t.d_;
" S" R- m4 E: c* u& s4 u5 c; n4 M9 Q4 |           s_ = t.s_;2 L; _5 I; E7 Q% h! ?
       }
3 @4 V5 k9 }- J+ I" f       return *this;
  e9 F( G' M$ H" b% D  z: Y* k   }
/ y* @: @+ U. C" Vprivate:
( L4 k: r- h! v   CArray<int,int> a_;& K( e$ w* _' B, w, z, B9 O
   int i_;5 c# b) n# q- E: m0 i4 j1 B& _
   double d_;: l. w8 x5 Y- X1 D2 U: a3 j! m
   ::std::string s_;
. @& Q1 y0 p1 k( U- U4 T  H};
6 Q. ?" K4 o4 M# i如果使用 ::std::vector<>:8 D) D& M. L% a: c
  W3 e% N8 c7 f, I. C- v
struct T
& E/ ]& l) ]& U5 N6 a6 ~{
  V. E, p! [0 Tprivate:
* o8 G+ L. T! }4 g& F   ::std::vector<int> a_;
. J1 F$ [# F0 `5 a& u! H' ^   int i_;# X) f3 \( |" t3 u; Y4 k# I6 `# |
   double d_;
# b5 `8 g1 \: {9 e   ::std::string s_;
2 m; t% m+ V1 a/ c5 l};5 q/ `& U* U  j1 S" m/ 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: ^7 `4 B. r4 m# ^) l, i% k8 c/ ]
T(T const&) 和 operator=() 中去相应地增减。
/ @* H. p6 ^+ p" K/ A- v! J' n) m
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0 ?# J) V( \4 z8 Y+ R0 L' K
::std::vector<> 上运行。例如:& J( }: O! w8 ?  l
$ J0 h/ c8 }0 F# ], l& D: a% e
static int const init_vals[] = { 3, 1, 4, 1, 6, 9 };
  ~- n* D0 ?9 Y! d+ Rvector<int> a( init_vals, init_vals + 6 );3 A) x6 q5 }8 E6 q  E& h
*find( a.begin(), a.end(), 6 ) = 5;    // 把6改成57 \# ]; f0 C) L$ g8 J
sort( a.begin(), a.end() );    // 排序。2 S2 f5 @3 |5 i# j
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?
' I5 z4 G9 z, Y& H
8 T' y. x  j+ l+ wCByteArray等的问题与 CArray<> 的问题一样,甚至更多(例如,CPtrArray,永远不要用)。
/ K0 Z5 P& p3 f$ X
* W5 }# Z7 s, w/ o9 G" ?$ t同样,其他的 MFC container 模板,象 CMap<>, CList<> 等,都有类似问题,都应该用  }9 n3 s' Z% O' y4 j3 V) v$ d9 q
::std::map<>,::std::list<> 等设计更好的东西代替。& p- H7 y: ~8 J  @0 T- s  m

' U( s2 y/ E1 b2. ::std::vector<> 在哪里?" ]. S& u- ]; V, i8 F6 N
::std::vector<> 在头文件 <vector> 中定义:2 i- W1 s5 W8 v; t# _: _$ `6 P4 K
$ U6 [5 o0 y8 u2 q( x& T
(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>。)) q- {9 O2 O' R+ w/ ^, A: L9 H

6 Z2 D7 }8 q+ A, }( Y. A6 C8 Z5 b( Tnamespace std 2 T2 ^1 _: @- S2 J
{& N! H1 I1 i7 w  W4 g+ u# b
    template<typename T, typename A = allocator<T> >
# w0 S, C  b6 e, n$ \& X, {& k    struct vector* f7 r- Y0 |0 {' F" b
    {- E- M6 M/ X" x% O/ D4 r$ |
        // 具体内容稍后讨论5 v( k. d1 L, H' t2 S$ f, ~
    };4 N5 t3 p1 A6 q
! \$ _% f0 `+ i& I/ s/ s# \
% [: a* o, ~! Q: x1 m! o4 U) `
    template<typename T, typename A>$ k4 D+ b( `8 ^
        bool operator == ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );: E% Z6 k; l4 I+ D( m
    template<typename T, typename A>" {% q6 P5 j+ D+ W7 {+ N$ D; |
        bool operator != ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
  h1 c% f/ u9 h3 L    template<typename T, typename A>
1 ?* P8 X1 @2 Q        bool operator < ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );3 r, H' j  K: C+ D" {: C
    template<typename T, typename A>( N+ {1 R1 d  U. @4 i
        bool operator >= ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );3 K& w0 \+ k$ v6 n* E0 t. s6 ]
    template<typename T, typename A>9 H/ h2 d3 f/ \" g
        bool operator > ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );! ?; |# [+ N/ P. n7 y
    template<typename T, typename A>
& e5 t4 _+ L0 v  z2 P3 L$ S6 t1 D        bool operator >= ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
* o& _: C# B6 _; C. y. V. P2 V}
4 {5 J$ a1 U' s. W5 ~) A3 ]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:
9 t; _/ E2 X1 t: z% ^* ^. b7 `3 j" P: I- F* h* @
#include <vector>
8 y; S  I& j7 v/ ptypedef ::std::vector<int> IntVector;: w" O% j: S8 C1 P4 e
IntVector a;
5 Y9 D  [" @$ y+ Y; HIntVector b( a );. e- b  m8 I1 ]( c" T& U7 u) s) }/ A
IntVector c;' ^' \  o- m! a1 d7 b2 L
c = b;
( r9 `5 x+ a! f  f$ c, Z9 aassert( a == c );
* G5 E# T2 d8 [# \# _" H! H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<()。7 r( M& e: A: n& T/ I3 ?$ S. m4 p
+ Z+ w. S! J9 A6 C! T
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。6 _4 @0 A# _3 w' @
9 F- v( M2 _2 _# V5 a
3. ::std::vector<> 中的类型定义
8 \, A4 g8 X9 _0 t, U+ o/ J5 l# _vector<> 中定义了一些类型,下面只列出常用的:& t  N; u7 ]& G; W& c

2 J& i  Y3 s0 q4 {typedef T value_type;( J0 @% O* k2 x* r
typedef T0 iterator;
& ~" f; Z4 w! F6 v3 N3 Ltypedef T1 const_iterator;
+ P' p, ^% X* @  {6 E. U4 I8 M7 A  xtypedef T2 reverse_iterator;9 ?$ w; |) q4 `
typedef T3 const_reverse_iterator;4 M5 e7 ?) c: `! f
' w+ K: @  @9 D1 v
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。
' `" h% q1 d- t) @# u: }( Q# |7 b
. O$ A+ Y; |7 L+ q0 h$ r  a5 `& Literator/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:
: S& e+ l6 ^" J4 N1 G1 a# t: [
7 o* q3 W( J8 C# gtypedef ::std::vector<int> IntVector;; R; \2 }9 G; b2 N, n1 D( M- _6 L
IntVector::iterator iter;
3 ^; E6 c8 T, x; P% z  qIntVector::const_iterator c_iter;
7 Q' o; I1 k) E! r  x// ...7 \) @. y/ p( t3 ^( i. i: u  m
++iter; iter++; // ok: increment, post-increment.
* h" q. k* ]/ T) O- w, w! d; j--iter; iter--; // ok: decrement, post-decrement.
$ q; M# U+ D+ [* n++c_iter; c_iter++; // ok: increment, post-increment.
* h% D* ~& d  |9 o" m% `8 T+ N# k* F--c_iter; c_iter--; // ok: decrement, post-decrement.
) j' z. a1 P9 R: G+ L- Q7 G*iter = 123; // ok.5 H- C$ w% E3 X2 |! y
int k = *iter; // ok.) D; t1 X) E; n5 y0 @
k = *--c_iter; // ok.7 E% B" q7 C' {$ w
*c_iter = k; // error.
7 Z0 e9 J. K6 y7 f% dc_iter = iter; // ok: iterator is convertible to const_iterator.! w% x# z5 v' w$ Z' d
iter = c_iter; // error: can't convert const_iterator to iterator.2 O* U' w, t+ ?7 G0 ~, p9 r
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*:8 h  ?. w+ I5 f2 E0 q% j

  W- U5 J7 A3 R; O6 R/ T- IT* p = iter; // may fail to compile.
5 z" i' S+ u" X1 UT const* q = c_iter; // may fail to compile.
: O$ y. E3 x/ Xreverse_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。& n: |! q% n" b) a
. _' q/ d5 h3 u4 I( F7 [
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 T/ A+ ?4 O' n- d8 M! U$ E  R
+ p  {7 ~9 e" |+ i
4. ::std::vector<> 的构造9 i  e8 }1 {1 I* I
vector<> 提供了以下构造函数:(忽略 allocator 参数)3 B- R) @( w6 Y; H3 ]
: W' ~4 d! r$ F' U) a' H( W
vector();% F7 v, G) R* `6 R" I2 |
vector( size_t n, T const t=T() );$ a8 T6 a1 M5 f9 v& m
vector( vector const & );+ h+ j9 y) u! N. _
vector( const_iterator first, const_iterator last );) Z7 J, ^  d) {' M: ]: m; S6 ]; N
1) vector();/ @6 R- U/ I8 {  t5 V% V

% C5 w* Y3 ]" i* E构造一个空的 vector,不包含任何元素。1 p' K0 O8 k" @) p
( ~( O0 u/ f7 z0 ~
IntVector v1; // 空的整数向量。
8 u, N4 @- p" C2) vector( size_t n, T const t=T() );3 W9 i5 y9 S' f+ p4 |0 K5 u
* E& c, A  M# S" }
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:
; V; n5 f0 Z1 I
3 J2 O# ^; }$ U' }: `' [& gIntVector v2( 100, 1234 ); // 100 个 1234.
9 o# O8 u  }' x1 O+ ^IntVector v3( 100 ); // 100 个 0。" s" c  p: G1 k4 Z& a) D! R
3) vector( vector const& other );9 M- O3 q: l9 v3 f5 X' ~

, N7 z2 {3 t5 f) R, ^复制构造函数,复制 other 中的内容:
8 o# e7 u- L! K' B, H, k- T# Q8 o- Y2 Y  @, S. J, ]
IntVector v4( v2 ); // 100 个 1234。
# A0 l% o3 I( @5 v; a' g& e1 G4) vector( const_iterator first, const_iterator last );' T& L  x9 V. @; C$ f. a
4 Z* M) G8 c3 l- m5 l/ A$ o
事实上,这个构造函数应该为
: ~0 n, q. H% r! S# u4 N( R2 u( c6 ]6 E1 y/ D4 s8 k
template<typename Iter>! h% m/ v# ^+ W8 d- M
    vector( Iter first, Iter last );
9 s2 c( _  X) f" j! l( W) k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:/ t- {& }% G# g0 A: h
: l- B( d# r0 i6 G# o8 H& A/ h- K  V
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };' G; a- q# t: B* v  X
IntVector v5( a, a + 5 ); // {1,2,3,4,5}
' P3 h, n, W" e& P' xIntVector v6( v5.begin() + 2, v5.end() ); // {3,4,5}$ w4 e- F4 `% `
5. 访问 vector<> 中的元素
6 c! I6 M) R8 p8 I9 y3 H7 p1 D以下成员函数/运算符用于访问 vector 中的一个元素:
5 U3 j7 U6 W( \5 T& Z! j! x3 `  F" m. _" u% s, u0 H7 l, W
T& at( size_t n );" k& j+ u- i* Z" P0 z/ v1 w
T const& at( size_t n ) const;
$ y4 `8 X. E5 ~3 LT& operator [] ( size_t n );4 E, ~3 H& F2 M. z. a
T const& operator [] ( size_t n ) const;; v6 V3 v& W) R' R9 r
T& front();
1 k- B& Y9 e! ]6 ?3 OT const& front() const;6 N. H/ ^6 d6 M4 H+ V' u* J
T& back();
$ o  [; L! t2 ?T const& back() const;6 J1 b+ c3 V3 e# q$ V" q7 V: w
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。
% N; |0 S$ z0 T, R5 Z- z0 f  g3 _! E" z+ B0 p
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。
  |- h9 f& n2 |; q( B1 m+ i) ^( T( e' ]; _6 O# ]0 f2 x2 }
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。" Z; Y- r9 j9 A

9 E- o/ O# R7 Z9 F5 q7 _( lint a[] = { 4, 1, 4, 1, 5, 8 };9 h- e8 t% `6 Y
IntVector v( a, a + 6 );2 z1 R) X) D( G2 q3 @
// 使用 front(), back():
* {4 n5 f6 a* ]7 n* @! }8 N( Rv.front() = 3;
' N8 o+ G) y7 f; U$ b) Ov.back() = 9;2 O) o2 r4 _6 m5 b
// 使用 operator [] ():
  o+ o& k& y2 C8 F$ x' Sfor( size_t i = 0; i < v.size(); ++i )% U" x5 K! u( |1 G% T- H" O
::std::cout << v[i] << '\n';$ K8 `' l1 n- W2 g6 a5 m
6. ::std::vector<> 的存储管理4 R) S  l, w" R- k0 p$ V1 l5 T
以下成员函数用于存储管理:
; N8 [2 [1 S! Z, O1 E! [7 i$ ~. D
( B7 N6 J$ N& p, Z7 r6 l4 ^( F  T" nvoid reserve( size_t n );- H* c) K7 B* D4 ]) ~/ j
size_t capacity() const;4 b6 v8 `$ y0 ]$ m- I2 ]# V
void resize( size_t n, T t=T() );1 R% j, A. i/ K0 f/ d, N2 B
void clear();) V' v7 J, I, ?; t! ^3 x9 @
size_t size() const;
& p7 E3 s1 u# m, Ibool empty() const { return size() == 0; }8 N1 M$ u' w& c' H* M) c5 t8 [
size_t max_size() const;
# ~  I: n7 w' w5 J5 L5 d4 a3 k% c) |# }+ W( x) L
另外,push_back(), insert() 等也涉及到存储管理,后面另行介绍。
4 U$ m+ h" M) V) A" M$ Q9 o( {: |; Y
1) max_size()
" Z$ C0 H. q- p' ?! f7 U5 Q
; F5 a( Q! Q4 `9 o3 Z# e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。
1 f' J2 U0 ^, n# i9 T& I! r
  D* O+ X* ?9 N2) size()- l4 v/ P4 b8 c9 M! d1 c/ T4 Q

8 j  {, ^# ~% f4 a( L. @返回 vector<T> 中实际装的 T 的个数。相当于 CArray<>::GetSize()。
: O4 F& C) N# x/ R$ O- n
! O0 N% ?1 a5 B% \+ U, d1 j3) empty()( h0 R- {) x, C" |

6 ^$ x; i% Y2 z6 f' N# `& R' |如果 vector<T> 中没有任何 T 对象,返回 true。也就是返回 size() == 0。. W% W' L5 Q/ K- ?- u. H
, `. ?4 c3 g. Z+ L6 ]- X" X6 j
4) clear();
. C- b0 G8 F: e0 R2 A" H
( i! C( m& X; V( A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()。
6 r. b: M0 V1 R, P- G
6 X' i2 \. C4 `: i$ \8 Z  Z5) resize( size_t n, T t = T() );" r9 Z2 Z& r7 n/ Y4 h* ?

/ N, n. g. J- _6 j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
; d- F0 W2 f# F3 z' a5 ?' an - 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。
% O) @3 R8 S3 b( E& G* q1 j& q# {5 j6 J0 ]+ Q" W, H, ^
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。
; p5 y5 p+ [3 Y  t% o; }, ~/ I+ l
- l2 l! h" Y& D0 N9 u6) reserve( size_t n );
8 h- t, I7 _: i8 s9 u% I2 o/ h* Y
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。6 ^1 O  \! s+ ?, x# {  w
  `0 N. C0 `  c) H
7) capacity();" t# p$ m& F. `6 o" I) ]! W

1 S4 s$ U9 p$ @( i/ w9 w- j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。
4 ]6 e$ ?1 v& E& ]1 \' p! y1 V+ c* I, `3 h: \
vector 管理的动态存储空间是连续的。执行操作
, F3 p# [: {! Y0 H
9 t- D9 D4 a; p+ C, x, T% D# j! eIntVector v(7, 1); // seven ones.
6 n* y0 T' q) T: \2 nv.reserve( 12 );" q1 `: G4 v) [' X7 w. G" e! y8 C
后,v 的状态可以用下图表示:
$ Q9 A( T. [& O3 S5 X4 Y/ p4 X& ?( W1 b% N& C% e& _1 t
/--size()---\) e  `, M" m! c) D) C$ @+ T, h5 S
|1|1|1|1|1|1|1|-|-|-|-|-|
7 ~/ H6 }6 N( I% O \--capacity()---------/
# ~8 E4 X/ V6 {2 g$ S& B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
( `# _5 b) v; Y% H/ y$ E8 U# z! Q/ }8 X
v.push_back( 2 );9 L0 a% `6 G) ^( V- G8 P
v.push_back( 3 );. K$ y* P8 ^- g1 s1 d7 i
后,v 的状态可用下图表示:
1 v" V9 q  S' A) s0 M
- \2 w5 Z7 c6 }2 z! u; x- k$ A( Z /----size()-----\
" `0 \* T6 }3 _- O" Z2 h|1|1|1|1|1|1|1|2|3|-|-|-|, n9 n' V& d/ Y& X: h9 Q; V
\----capacity()-------/
" Q& r8 Z% i3 z* z6 E执行 resize( 11, 4 ); 后:
/ @# `# O% \" [2 X5 {$ e) [( K! J  q; F
/----size()---------\
  t6 ?# {! m  U& f& G6 ~|1|1|1|1|1|1|1|2|3|4|4|-|
5 n1 g$ k/ v! {0 f  @7 y0 b+ b \----capacity()-------/7 i, p" L" ~+ R! s+ e( {
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:
, G+ v$ C: {% l
" u( ^3 J, o$ m& bv[11] = 5; // undefined behavior - anything can happen./ x- q6 z- A- S. G
7. 添加元素到 vector 中2 }1 o! q8 Q+ A# Q
下列操作添加元素到 vector 中,并可能引起存储分配:
8 Y; E( ?! p, X
3 j* y! L- w2 F: ?$ z! R. Q9 {void push_back( T const& t );
7 o8 Q  N/ g# s! }" Dvoid insert( iterator pos, T const& t=T() );
" F$ r) w8 e- w  avoid insert( iterator pos, size_t n, T const& t );8 m1 H' u/ O+ M: x2 \' g% n
template<typename Iter>2 P7 r' G/ J5 ~: ]% K8 |
    void insert( iterator pos, Iter first, Iter last );
) p! D! q3 ]( v& ~# }8 S) }8 w! @' ^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。1 `3 f+ g5 c0 T4 t& V& {

. C; g! c( g8 ]2 o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。
+ e3 s9 B, B' K/ S$ n2 J7 m# j& D- v7 P# e
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。1 R' |$ I2 q( N2 U2 r/ ?

0 D/ L+ a* `4 B' t5 ^IntVector v;
; C1 n: M$ L; k   
3 U8 S, p6 j- b# P4 |2 d, @' P- h5 K// add 0, 1, ..., 99 to v:# f5 T2 G; X9 j, q7 Q
for( int i = 0; i < 100; ++i )7 K! ^- Y3 r3 U8 e. l$ d! [
v.push_back( i );3 F% B  M- Y6 E; Z% P
   / R% y5 \/ z+ i* k. Z
// append 9, 8, 7,..., 0 to the end:
: q5 P; e4 i+ T3 O5 uint a[] = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 };4 M/ Q/ Y- ]- K* c0 u- g3 D  q1 F
v.insert( v.end(), a, a + 10 );
8 L6 E* ]9 B! O8 D8. 删除元素
; c) T# O, D& V0 D/ w& }! R" w下列成员函数完成元素删除:/ H* U3 }) W8 X  }1 l: m5 F& _
; y' }! W- Q% L+ {4 ?" [) U* u
void erase( iterator );* J$ o7 ]# o! \, `
void erase( iterator first, iterator last );
" T6 _1 ^( u1 S% @- cvoid pop_back();
; i1 }- g1 h& H) f3 _void clear();
5 O3 e# \4 x, a2 H. N' Z这些函数分别删除一个,一串,最后一个,或全部元素。
) B" L6 w% z2 |5 X
2 R& i) K( r5 l- k+ ^IntVector v;% v. J" z" B4 {" U0 T& F* b7 r
for( int i = 0; i < 100; ++i )0 J( L: [% A6 u& d! w: u% I! l5 m) u
    v.push_back( i );# I1 A' c( ?% s* r3 u
   
% N: ]' A% P# u; C4 R) w// 删除 50, 51, ..., 89:
: q7 J4 O! ?. w& {2 ?, t% }v.erase( v.begin() + 50, v.end() - 10 );
. N0 z7 M6 F, z0 d   
* P; i1 W6 m* I% }3 r1 I, M4 P, D- ]: o// 删除 49, 48:
- Y- M( E" u0 u$ V- \3 Fv.pop_back();
$ X" `  R5 a" e9 {; z/ ^v.pop_back();7 K4 Q) t! T, y( p
   ! b* Y& y+ Y$ @1 S. g
// 全部删除:
1 q! R  Z9 q9 X/ Tv.clear();& Z8 E7 b, v1 e% W8 X
注意,删除操作不会引起存储分配,因此 capacity() 不变。5 b# C* h7 X" G* q) ]
* z( q$ }  J3 {8 _1 }. @
9. 作为序列访问 vector 中的元素. T. d! e+ l4 _
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。3 J  b4 V6 o& }4 B8 X% {6 e7 A1 N) z
1 U: r- o9 z, d
“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。6 f  O: \/ X$ [1 G2 N( M$ b
. N& d/ ~% G4 B* r
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。. }6 H, l3 b% F7 E/ k

. y' |6 ]: T5 u& yvector<> 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:$ m+ W& B6 |  e: F
# M0 n" B$ f% r( u  ?
iterator begin();
" l) ~) S: s4 M, v; W: e  @iterator end();
- A. i1 a3 _# `3 m. i& Tconst_iterator begin() const;6 J3 h+ E7 a# R4 \2 m* O7 x( X
const_iterator end() const;3 X7 Y$ i7 |4 k. ~0 ~: }
reverse_iterator rbegin();
- G3 n0 C+ S* ~7 u: `reverse_iterator rend();' l8 g* N8 j) x( R( J9 ?* \" ]& a: R
const_reverse_iterator rbegin() const;# u" q/ w& O. F+ k( B/ J" {
const_reverse_iterator rend() const;
  r8 E1 F. A, D/ ]. S" L: I2 A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:
7 `) k& O0 P2 |) h
$ i/ [* g5 n" c% ?( L) c: oint a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };; d( y5 z0 Q8 k3 H3 Z+ w
[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*。
0 Y' `2 d+ E& E3 D& G4 g5 e1 D& p+ D4 s# g' U
[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*。+ |& z) ~8 l: D
* u1 m6 M7 R/ x6 C0 H6 w
IntVector v( 100, 1 ); // 100 个 1。1 A  B* u5 U0 ^
[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! C2 ?: _8 M: s& v

" Y) j% O" o: w$ y: M- `5 q[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。
+ l% A* |' \+ j" T: \0 J! T0 H  `9 E5 x0 q/ z# S
[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。6 D$ O( R. N: }1 X) {0 m) y
4 z) J5 g, O& V& ~% M3 d
[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。7 x* D" n% P5 S/ f- p' r* v

% y( d, A: I  {0 e7 k下图是有十个元素的 vector 的 begin()/end()/rbegin()/end() 的示意:$ j4 i' }2 q- S

; \" V% [  |; F3 M" \2 Tbegin() ----------> end(): E: g. Q' A! @/ ~. q" _
  |                   |1 K1 S1 ?8 q, C# F4 t# a
  v                   v
' W/ h# m- Q/ E  ^' M/ D/ K |0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|
; U( b0 p" V3 ~^                   ^
3 n/ V6 a1 U8 d5 c# w* [( z1 i|                   |
0 Y" b) E$ l8 A0 \( Srend() <---------- rbegin()+ o" U% _& d+ v1 H& M* i
   ( j. M: W1 d* A* b+ x- `
IntVector v;
; \) E0 a/ K( T" [for( int i = 0; i < 10; ++i )
' L( b' X2 b" S& x% R1 ?# p; Iv.push_back( i );3 g5 \3 _/ N* \2 F
   
- }; H, y* g1 C& L0 `4 s5 ^// print 0, 1, 2, ..., 9:
" f. M# w  q  @: k; H- C! D0 g! D8 K* sfor( IntVector::iterator i = v.begin(); i != v.end(); ++i )
/ L, E$ N1 r" J7 g" o/ q, `( m::std::cout << *i << '\n';+ `5 p2 l2 ^1 ]6 }3 B) c
   
: @, U# K3 \7 T6 k) d8 ^& D- B2 b) m// print 9, 8, ..., 0:
' `7 Z8 I4 w% r& k9 \; J" N) ofor( IntVector::reverse_iterator i = v.rbegin(); i != v.rend(); ++i )
, \1 |; n0 Y/ x( b1 V::std::cout << *i << '\n';
( V* Q( I9 m8 N5 v1 N+ {: R! h5 [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:" x" w, S+ n0 P+ O& c5 w

1 M7 H: ]$ o5 @$ u7 Y% J% Y: R::std::vector<HANDLE> handles;2 i$ q0 P: P8 h, [' r- `
handles.push_back( handle1 );
7 I3 ^7 }4 _9 Q8 l' mhandles.push_back( handle2 );
7 K& e  h- y' j' C1 J4 N( l7 D1 x# N( ~9 a0 Y9 b3 E

- e4 Y1 D8 n8 A9 a+ L- j: m- h::WaitForMultipleObjects(handles.size(), &handles[0],TRUE, INFINITE);
2 A7 U3 _8 K% {: h- n$ _: }) m& P  T这在与 C 库函数接口时尤其有用。
, v- D+ r& B' ?! n! z( @9 y1 [0 b, I$ T: A4 L) f
10. 赋值和交换
6 h! c; k! J: o' Nvector<> 是可以赋值的,这也是一般的“值”类型必须提供的操作:
/ [* F5 r" ]' Z
6 e, ^, b7 {# r  A) k/ _IntVector v( 100, 123 );
5 I7 g# {! k! S% b7 VIntVector v1;  K3 l7 t  {) W. X" H
v1 = v;9 d( E! {/ f2 i# I6 z) S& p
vector 另外还提供了
! H7 d3 S! d( c" h- f) f
* i0 O, m9 F8 _+ G% ntemplate<typename Iter>
% s7 J$ W8 U4 b/ c, f. `! svoid assign( Iter first, Iter last );) W& V: F1 E; q+ w! K! T% r9 h7 c
void assign( size_t n, T const& t = T() );! O5 A8 W5 w$ s7 `- Q/ @6 @
用于赋值:
1 }% k4 f7 p" }0 k+ M2 N8 z( T
5 x+ |' g8 s" ^( D$ wint a[] = { 1, 3, 5, 7 };. ]% Z* p. R) F- H. U
v.assign( a, a + 4 ); // v 将包含 1, 3, 5, 7.* O# ~# E4 H1 q! ]: L* ^+ y, }
v.assign( 100 ); // 100 个 0。
- l# k4 a5 z$ ?# Q4 Z# N& X" _还有一个很重要的操作:; n0 U2 y. _, z0 Z7 I9 ]

) v" [' K/ Z, v! E' j* Avoid swap( vector& v ) throw();
  S2 Q. J% e- \7 R+ r2 ]& w. S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。% W/ ^% I% s1 e, N- }1 {, l9 d$ S
+ i$ S5 Z6 H& p0 A3 g* q% P( Q9 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:
) Q' @& p7 u& f  X. g' p7 s. X; o" Z* \( h
struct MyVal
( b3 \. r3 ^& Y' W{
: d) a4 W) x" ~9 n8 B  // blah blah.
" A, O: Z# A5 |- ~3 B  void swap( MyVal& ) throw();
  R/ S& @: m3 F. T3 G};; V  g3 K9 ?2 a9 R0 ]* l
   
  i! n% h7 V2 V0 Y: ~- knamespace std {
5 U/ @: ~0 @$ U: M9 X: z  template<>. |1 ?" W8 @! n
    void swap( MyVal& a, MyVal& b )
* ^" |1 T3 F: I; T, d0 N  a1 Q    { a.swap( b ); }- f' f9 ^" X! D* e& r+ I4 E7 n: Q
}
  Z- F# R0 t2 Y: |0 O2 q/ I" T0 W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。$ W6 c+ p+ q3 ]8 _8 E" n
" L) f$ Q  j0 j. D8 J
11. 使用 vector 时的存储管理策略- k4 ]3 G( q9 S( X/ s7 E5 M
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:
1 U" r! x  P$ E; F7 O$ o! r2 U8 O4 b2 E  |
IntVector v;  V% m: `; h0 O
v.reserve( 100 );% c  M6 [  N/ [" n/ B
for( int i = 0; i < 100; ++i )  q/ A' N1 f! K, F* ]: g
    v.push_back( i );
9 P8 a. ~& N+ @. _) B' Y, X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:5 r  M9 g9 h  L0 s' f; Z& X
- A# `$ ]& I" z# g7 F1 k
IntVector v;$ P8 @0 j( {0 Q3 W
v.resize( 100 ); // v 已经包含 100 个 0.
( _" x4 j: i8 s/ l2 lfor( int i = 0; i < 100; ++i )- ~. Q9 W$ j2 q% O3 `
    v[i] = i; // 可以赋值
: G6 ?3 F4 k  B9 D6 m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- l, }8 j' I
/ H% x& _: h" g; c* ~+ @
IntVector(v).swap( v );
8 i3 G) @  I2 F6 i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
( Y/ w  m( @" K/ h; I! B$ m8 a7 \. Q" Z" h- J
IntVector(v.begin(),v.end()).swap(v);
- |( p) Y6 a( V' d3 D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, 2025-11-14 19:56 , Processed in 0.019417 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