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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:wangtianxing7 S2 C# i. d; y7 t
+ `  H# N9 T3 z  g. ]+ q
原文出处:http://www.cpphelp.net/issue/vector.html2 U4 s' c/ F# s" |+ I  z' |9 P1 [

0 ^6 b) I, e% ^: P! w) b4 ~. R% z# ]2 ?  J5 I' x

% b7 M7 v; F! `( J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。1 @2 h4 S+ h2 B: l* y" \0 R
& g* F2 [7 v+ W, O0 v
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<>。
5 n) _2 V8 ]: R) T0 A6 l( Y5 @5 _8 a, D! J' g
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。
5 c/ n- N  I6 u9 I& V
" i5 L+ l+ ?$ O1 ~) _( Q# A7 o! m+ u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。9 {! ^. q- e3 D, q5 C& I$ [
+ D% h3 o1 [- @! G8 g1 P
不熟悉 CArray<>/WIN32 也没关系,这里提到它们的地方并不太多。  [5 z% p+ ]+ Z3 @; _9 L- s
  g3 w) c* s$ w
1. CArray<> VS ::std::vector<> ?
- y4 Y" A9 b$ m9 o$ N+ L& yCArray<> 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。( \" {/ \+ N4 H

* ]9 E- ]- O" G1 }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。9 w! {* E. Q$ U, x5 _

8 X( j$ `: E! ~2 x1 N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)。
; L3 d- x7 q  g% |6 b$ D
. |7 }. w2 S9 @0 c4 b/ t概括起来,CArray<> 与 ::std::vector<> 有以下不同:
6 o) @0 P* }8 U4 x- O. w3 y, K5 P: d" z1 v) j/ K' f& e. p: [- i
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。, j! k/ S8 f* Q9 ?% [* l

! S" \3 e) `% c7 o2) CArray<> 不是一个恰当的值类型,例如下列操作都是不合法的:5 s$ N; D+ S' q* J6 h: @

* W4 _$ v1 D  W! \CArray<int,int> a;+ ~. p- K/ p. M$ f
CArray<int,int> b(a);  // error, must use Copy().% o* C$ K) ]0 R" ^' m1 o2 w" s; s
b = a;        // error, must use Copy().! }% F- m( c' J  }! |' m
b == a;       // error, you must write your own.$ Y( c9 k7 @% O9 j" S& z
b < a;        // error, you must write your own.* b9 B; }- [, l
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 i, f/ S6 `7 X6 Q
, X2 f2 j# l3 T1 V: s; {
此外,由于涉及到四个特殊成员函数;" B0 a! t/ c% s, ]. p8 D

4 V) X( K8 n3 Z3 fT(); // 缺省构造函数(default constructor)
2 l8 V$ x9 X6 m  k~T(); // 解构函数(destructor)) V% g, g6 z- V
T( T const& ); // 拷贝构造函数* ]4 u' E7 X8 [
T& operator=( T const& ); // 拷贝赋值函数
1 D) h. ?. {* s; x/ m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:" H1 d: P/ W/ B. ^. Y  m" G
9 ]  k. i5 d6 h, T$ G% `4 j' ?6 x- {
struct T5 E$ k; j8 l1 w# ?
{
2 r( G! ]" E+ H! d% _, F4 e   T() {}
2 ^9 I& w% T8 l* M   T( T const& t )
3 N, P$ R2 I" p# ]   {
' D4 [" j1 }8 J/ D       a_.Copy( t.a_ );/ p) k+ K% r0 Z- U/ r1 S) K
       i_ = t.i_;; I, G2 ]9 R7 ~$ H! l; d% e" L
       d_ = t.d_;& l% B, A1 z" ~+ M
       s_ = t.s_;: |$ r. N! g* _
   }
9 c, s( r2 i3 l* ~1 ]% _% H# A   T& operator = ( T const& t )
3 S/ h& A. K( B( h9 Q+ g4 A, l   {
  j( d1 k8 s; W       if( this != &t )" m- E: V( d# h8 m0 l
       {
* r* F& v5 d) C* s$ j           a_.Copy( t.a_ );
1 m0 X1 ]# w, t3 |7 f+ v           i_ = t.i_;2 d" f  t0 [1 t8 L; C' H" P
           d_ = t.d_;
9 x8 r: ]- u4 h7 K/ r" l4 z, Y           s_ = t.s_;
9 A1 g  P( v  I) ^0 h2 B       }& c2 C6 M" y1 u+ U1 f0 n
       return *this;
  i; Z- h, r! j: g3 |1 o   }
- |. L' S" W( N. gprivate:  @0 u1 K' N3 U2 o. V) d
   CArray<int,int> a_;
- U* C; S& R0 B   int i_;
: Q8 U4 P6 |* p' r% g1 [+ V   double d_;! `  Y6 E# D# D& b$ t, Z5 K
   ::std::string s_;
! w0 T6 |2 j7 v& @; `};
  N  [. w+ J' `7 @1 a) b如果使用 ::std::vector<>:
+ j! M3 S1 F1 T8 |& V4 E& s
0 F7 Z4 D- y* g/ c3 e( vstruct T/ p8 a% {) B" g8 ^! Z2 T; f
{9 v! M7 L3 B5 E3 G+ r
private:& c7 h% S3 Y) ~8 }* ?
   ::std::vector<int> a_;; p3 \% P4 x4 }: y% W( I7 Y
   int i_;
7 k! D( i' P% X& A2 B2 }   double d_;$ q4 V' q! B0 q# v5 A* g2 l/ @9 [
   ::std::string s_;6 U3 m) Z# K+ I( Z) y
};
" S" P, F! f. k: \! [) d, ]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( l6 S0 {; p" \8 n: @/ G
T(T const&) 和 operator=() 中去相应地增减。
: c% s& g' m2 M4 O  B% `0 r
4 D, y3 b- w) w0 p8 {3 ^" P0 L8 C3) 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+ V% I3 h& V) A+ B
::std::vector<> 上运行。例如:3 s. Q: D0 C) V2 C; F* w3 J. ~9 [

' b; Z, ~% X, W) E4 V4 K$ B3 astatic int const init_vals[] = { 3, 1, 4, 1, 6, 9 };* u+ \4 P% I  _
vector<int> a( init_vals, init_vals + 6 );4 O5 t: f2 D+ t3 Q/ h
*find( a.begin(), a.end(), 6 ) = 5;    // 把6改成5& a2 H. |) X  i) n5 \. |( S
sort( a.begin(), a.end() );    // 排序。
4 s- W+ R! x6 L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?
( k& J1 X+ l6 _0 X' ?2 |! q# ]7 G  V0 [! Y8 F; F2 _; Y& W" K+ k
CByteArray等的问题与 CArray<> 的问题一样,甚至更多(例如,CPtrArray,永远不要用)。& V3 r1 U, C; T6 L
2 ^" U. G5 g, p! v1 I
同样,其他的 MFC container 模板,象 CMap<>, CList<> 等,都有类似问题,都应该用7 F+ j4 h+ F7 h2 [+ [  R
::std::map<>,::std::list<> 等设计更好的东西代替。
! O9 F5 n1 R* W2 Q' Y, T( m
' b- I" d0 @6 K+ {! ]2. ::std::vector<> 在哪里?9 m1 c. r. I5 M( ^9 L' Y
::std::vector<> 在头文件 <vector> 中定义:. A: x1 B) Z6 |! N( o

# T, F; Y$ x% ?! h(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>。)% K7 p7 e. _& ]# [

$ X( w! ]" }# K, s  d! ]# Z  ]9 Tnamespace std
; t1 E' j& e& P1 x3 f. s% s' S/ @{) T# f. e% i2 {7 E
    template<typename T, typename A = allocator<T> >
; G0 G# I: m: o' j# c2 L+ e    struct vector+ O8 e  @# S2 E* d# S
    {
& Y- B1 Q% C" i5 L: _  i' G        // 具体内容稍后讨论
! M) h: D: L% W1 y/ G# H    };
; c6 {1 `5 W  s$ D6 n* o' x$ g7 U' o6 F( g6 A( m8 J* R( G
. u7 a# l; D/ Z: I7 J& L
    template<typename T, typename A>
0 y  w+ D- [) U$ Y6 R        bool operator == ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
5 R# N- i) F! J, A    template<typename T, typename A>
+ v% M% P7 u4 U! l        bool operator != ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );4 K0 u) Z9 `1 ?. ]4 |( d( v
    template<typename T, typename A># d, u3 M5 p5 S1 N% k
        bool operator < ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );* u' L  P& ]) K( Z- |
    template<typename T, typename A>
7 L1 k5 A$ I. F% y! B, X& ]1 L        bool operator >= ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
: @7 j6 p% M& `; C" [* j1 q' b" ?    template<typename T, typename A>: K9 V& _! {; S. S' g9 c3 a
        bool operator > ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );9 M& y, _# w/ g% r
    template<typename T, typename A>: m' i0 k! {$ H* m
        bool operator >= ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
8 e9 l0 X% A7 V8 ?9 z( @- Z}
. t/ _. h7 P  ~( E( x& J& wvector<> 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:
7 {$ u! P# ~1 a* ]8 L
$ u) T7 ?8 [; a! a#include <vector>2 L# w7 z, I! j$ F/ ?* o4 h/ C
typedef ::std::vector<int> IntVector;* ^) f5 {9 F! S. ]# ~
IntVector a;
" H: W) {" |! d1 [8 u% G$ FIntVector b( a );
8 S5 Z2 E) L& O4 a! g/ EIntVector c;: s/ m7 N4 R; k/ ]' f: N8 f
c = b;; V) O. l/ k: h5 |1 {$ Q
assert( a == c );
% ?4 L3 i. ^9 A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<()。0 G# c6 w3 G5 G2 Y3 X

. C( M) p# B7 w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。
& K& y* c9 W# Q6 D; C* j* J; K* H$ j% n
3. ::std::vector<> 中的类型定义
7 V7 Q" Y# j( v2 r' c  R, d/ f* Ovector<> 中定义了一些类型,下面只列出常用的:7 y- T  u& }4 Z9 W. E- E' y; {7 @

6 K" P& \* V& g1 _typedef T value_type;
% R$ `7 j# q5 c0 a  L! j! R3 Ztypedef T0 iterator;
3 M3 Q; W/ J5 A2 C4 f- vtypedef T1 const_iterator;
  X+ X9 R8 G. S( [" Jtypedef T2 reverse_iterator;! ~) ^: e9 e* f0 s3 J# {6 j
typedef T3 const_reverse_iterator;, F" W8 O4 l; w" E8 K+ |4 q

) S9 v; H. \$ z, Svalue_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。
4 ~) X4 G! u6 r7 b8 Z2 W- j
, P! e8 Z& l) y% ~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:
& J$ R! h. o: g: o. m
4 G  H7 h- l' _% u+ htypedef ::std::vector<int> IntVector;6 x/ r3 [! T8 H5 s0 d
IntVector::iterator iter;1 F* w5 g6 H& J! u  {- A- I
IntVector::const_iterator c_iter;5 g% w- z" g+ h+ `$ A9 X- Y/ C
// ...8 L2 u: [! ~, N0 Q4 P( l
++iter; iter++; // ok: increment, post-increment.. a$ [9 Q5 x! ]1 c
--iter; iter--; // ok: decrement, post-decrement.+ O9 _" f  f% k0 P$ m2 F
++c_iter; c_iter++; // ok: increment, post-increment.
2 d$ \1 V, o0 U7 u--c_iter; c_iter--; // ok: decrement, post-decrement.5 M* g$ k/ C2 ?8 e1 B
*iter = 123; // ok.( q4 R, B3 q0 j
int k = *iter; // ok.
# I9 f( S. D! A7 Ak = *--c_iter; // ok.% f0 K( X0 Q& }% c% M
*c_iter = k; // error.8 i) \9 k) [+ c% f
c_iter = iter; // ok: iterator is convertible to const_iterator.
2 |* I  C5 d" f3 Z- _iter = c_iter; // error: can't convert const_iterator to iterator.
1 p; M- d+ x% B! e8 {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*:
& d7 |$ s9 a0 G' v/ ~' j
( b/ B! R  u, l3 E/ z" bT* p = iter; // may fail to compile.
. x* v- g1 t; B0 {T const* q = c_iter; // may fail to compile.; N( x. ]+ I9 }! T5 s
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。9 Y5 t, A1 O' ^" @+ h

7 I& g* Q1 c8 n2 P. f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。
+ {+ n  _3 F( W
. F: ]7 O% k/ H' j3 [4. ::std::vector<> 的构造) S9 J8 t2 S* F2 C7 N
vector<> 提供了以下构造函数:(忽略 allocator 参数)
% K+ `. d  a2 N2 ~7 Q8 d
" r% G3 d- ]' u- ^5 H9 M# I& Evector();  |* ~# D) \8 {3 k& g" e
vector( size_t n, T const t=T() );
1 H( d3 c: A9 w: f/ |7 E) A  K! ovector( vector const & );
% t2 u, W& T$ Y  `5 H) f: _vector( const_iterator first, const_iterator last );+ r) f! H+ j6 B3 C4 y* D& U! I
1) vector();
+ h- A) _5 a0 A8 ^& K" ?" W  P" S( T. Y9 w) i1 q4 v* G
构造一个空的 vector,不包含任何元素。  g( [/ I6 V$ i9 M: W+ d

" w; B* N% Z2 z) @4 p& WIntVector v1; // 空的整数向量。. e7 i1 w6 V3 H' x) }5 l
2) vector( size_t n, T const t=T() );
3 G* j  z# B/ \' o# _8 q, ?* ?. r
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:1 }) {. J; i0 o" w3 ?. w5 G
) A5 ~  v: i+ \4 t
IntVector v2( 100, 1234 ); // 100 个 1234.' a, a; J  z, C9 n% |
IntVector v3( 100 ); // 100 个 0。
$ M4 D, O; M7 M% j4 N3) vector( vector const& other );. h  M6 [+ m( _2 A: k
; D# `! ?; g7 s
复制构造函数,复制 other 中的内容:: w) k. l1 k# W& q# f( a% v
+ p/ X1 S% i. h+ B5 i. q5 _8 k. J
IntVector v4( v2 ); // 100 个 1234。; ^1 h. _. A4 Q* m: P8 L# W
4) vector( const_iterator first, const_iterator last );$ n7 c  |& ~8 G) g  ?" X

) Z' m. p! d- i事实上,这个构造函数应该为
6 D  e( y! A0 D4 g5 P: L5 `  I% l+ E2 L$ i, j2 v+ t6 D; [! V6 n/ N
template<typename Iter>3 ~" F, t0 T7 f: k2 T0 Y7 L  u; u
    vector( Iter first, Iter last );
, |0 r% {5 _' C+ x7 x0 C6 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:
; Q) O* M" F, A! ~% A  f& Z5 D6 v" a0 d0 \2 m
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };* p6 F" c' ~/ n, }  G4 U, H
IntVector v5( a, a + 5 ); // {1,2,3,4,5}
+ A$ l* R& C/ B$ VIntVector v6( v5.begin() + 2, v5.end() ); // {3,4,5}$ M4 i  H1 w1 h6 l
5. 访问 vector<> 中的元素4 H8 O+ D, T, }( x+ R  B
以下成员函数/运算符用于访问 vector 中的一个元素:, J6 @: H5 A1 @& U
" d& G( H# R" ?6 J
T& at( size_t n );
1 m. t% q* T# N/ l2 LT const& at( size_t n ) const;1 v+ _9 v  u6 N
T& operator [] ( size_t n );1 F1 B% z0 a8 ?# n/ _2 o
T const& operator [] ( size_t n ) const;
/ t! i0 f8 x' V  o$ h% {; ]T& front();& W3 z  @0 ]" @* d- I; m
T const& front() const;. r7 U5 M* n' M6 J; E
T& back();
7 y% S: t$ v7 r5 z7 d) tT const& back() const;4 Z) U0 ~. T- w% d) d, i+ q! Q; H
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 `: G, d5 r7 {; G5 @6 y- n. ?9 ], I( i  T
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。* N& `% d1 M2 {' Q
$ @8 r" f, i2 Z+ D/ v
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。' Y- m8 ~) p) B+ |7 W" o
1 T1 l) K& Y, E" [3 \* b+ {1 ~
int a[] = { 4, 1, 4, 1, 5, 8 };2 p! [+ g& S2 C: c) z( I9 G) _
IntVector v( a, a + 6 );
4 q" ~: {3 F+ N: c- C/ j// 使用 front(), back():
6 ?! x  U' j1 Y6 m* n8 w( j5 @' jv.front() = 3;; [! S9 N' N( d/ p# H! P
v.back() = 9;
$ ~8 u2 [- \. Q. N7 Q- P0 H; k// 使用 operator [] ():
' c) V2 ^( H- r6 S+ C5 P0 ?for( size_t i = 0; i < v.size(); ++i )
0 S  l& {7 N' x5 H8 C::std::cout << v[i] << '\n';
" a* Z# }7 v9 D1 n4 F6. ::std::vector<> 的存储管理
- W) b4 j, o7 h7 ^0 w+ [以下成员函数用于存储管理:
$ J- x8 T) o% X! C: ~, v5 K3 G
4 h  W  A! `$ t# z; Zvoid reserve( size_t n );
/ N# b( S+ v) u4 f. fsize_t capacity() const;
( |" R+ T3 R. e" k) `- }void resize( size_t n, T t=T() );; V6 w* c$ R' u+ J5 U* ]
void clear();
! z6 ]0 {5 u: m1 Bsize_t size() const;
3 g7 U+ l* }# v# i6 a* Wbool empty() const { return size() == 0; }3 ~! V, g2 Y+ X- A) u4 [
size_t max_size() const;
! m% ^: K& N& N& h$ B( t, T& S
0 n$ Z6 }. y% |7 J3 C& W8 ~) q另外,push_back(), insert() 等也涉及到存储管理,后面另行介绍。
; H9 h4 L! T, Z; X( Q/ F: G  u" n1 @( o, i( x- u- ~
1) max_size()% a8 n/ u: d% p

" p- x4 p) m8 i# Q, }4 k# K( N* r  G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。
; Y0 `  v' ~4 u, d# S, s
* o9 [! [* s+ }, H2 K5 T' i2) size()) y# C) A5 l0 F* |' M1 s

9 E1 |# c* |3 @. c返回 vector<T> 中实际装的 T 的个数。相当于 CArray<>::GetSize()。
& w: S5 A- \7 B7 ^# a6 C1 P
2 z& m& K9 N- }" G$ p3) empty()8 e$ {3 W9 W# a2 S. g" G" x! M
" m( q% i% P5 O. z- s
如果 vector<T> 中没有任何 T 对象,返回 true。也就是返回 size() == 0。$ i! D& ^1 y7 n* S& R. Y% }% i
6 U6 @4 E6 @3 _8 g
4) clear();
9 @$ q$ g0 G, E" I0 R* j
) Y4 \* g- E" ?0 ^, d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()。% w. c4 e6 p) j0 w5 m; G
4 ~, V3 b' E% l& o: o1 G
5) resize( size_t n, T t = T() );
% t' R& |2 X' O+ r6 @7 U- ^' \- ^
- X2 y: f* n3 N' A( l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4 @* p. f; E) o+ K! B" n
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。
4 m+ E! g" g9 k5 f2 X0 D1 s; z
& [4 v& C1 ^* p) w, m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。
/ `# @9 p3 G+ @% M; \4 S0 h' C5 p9 n' _9 M/ m5 N( m7 R
6) reserve( size_t n );
* p( B- a1 i7 ^
, M% y# }0 p" M& {0 A  A) L) N% u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。% x$ v! o8 Z- ]) k
/ p* Q; j9 s. i/ h3 i% O4 Y
7) capacity();
, L( U, j0 o& c7 f: |/ I. s1 O, P' l0 q+ Z* H/ L
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。- y/ m! X7 @3 u

7 w: Z# z: a& d+ H! n- @) avector 管理的动态存储空间是连续的。执行操作- v7 c* C- z% ]2 `: y
* z$ t$ Z# h7 \  f4 m) r5 ?
IntVector v(7, 1); // seven ones.
9 _! O( R$ g7 H# gv.reserve( 12 );
: @* Y$ s! k, J' b/ \. ?后,v 的状态可以用下图表示:$ [# e2 n0 m" U
- H8 A& G7 j' X; j  T. M2 ], t+ _
/--size()---\
5 R& E2 C5 n2 G6 _4 E7 m|1|1|1|1|1|1|1|-|-|-|-|-|
: @" X0 o* g# \8 z+ S1 O- A  e \--capacity()---------/5 i# z3 V9 X! 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! S- C' [; t" O& o

4 U0 q7 e! j" M: S7 ?* I5 f) \v.push_back( 2 );
7 K9 ^! K4 `' cv.push_back( 3 );+ p' g: s: T1 i! T) {& c0 @
后,v 的状态可用下图表示:
' x8 A% B, l, e- G9 n) n- _/ `; I8 D: @
/----size()-----\
0 f. [: }5 s9 B1 ]|1|1|1|1|1|1|1|2|3|-|-|-|
0 u  |& V" D( h: [ \----capacity()-------/6 y8 n: s+ |; p0 z; _# y
执行 resize( 11, 4 ); 后:
$ E" ]' u) R8 k  Y, R; U1 q& O3 s& t  C5 b( w! S# u% b' d( Z
/----size()---------\
8 q) T* {3 q  \2 s) }# P; _|1|1|1|1|1|1|1|2|3|4|4|-|
$ x3 E% p9 V& c* w \----capacity()-------/5 C# y, N: d. Z; U$ @
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:
/ {& p' g% s  B7 n5 G! u
3 N' W1 e* ^9 d5 v3 i# `v[11] = 5; // undefined behavior - anything can happen.
+ t% o" s1 |1 ?. k5 }7. 添加元素到 vector 中
# _- _/ J: M- i! w! N" c下列操作添加元素到 vector 中,并可能引起存储分配:) u5 ^" l4 j* i2 W3 g3 h2 a% m' t
0 B2 n! m! D6 g' J
void push_back( T const& t );
; {- `' M' S& U9 ^6 hvoid insert( iterator pos, T const& t=T() );
/ c* ]' p0 W- j, Rvoid insert( iterator pos, size_t n, T const& t );
1 K' s" N7 J7 G7 O. ntemplate<typename Iter>
2 }! X, z" L/ V! D4 |1 U4 ~# t  s$ x    void insert( iterator pos, Iter first, Iter last );4 S; W5 }! y8 s6 K5 [1 o
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。
" [- E% v6 W" R& v4 H
. E1 t- |& {% ?% L# v2 e- ]; `* |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。- l# D: [" I+ w# N
0 R3 S, z9 o/ i: ?
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。
5 [$ l( T9 v1 s$ _0 ]; j1 v
. r6 M2 K/ [$ U  N4 n! q' |& U. ?IntVector v;4 A+ v8 J4 ^: I' J8 H
   & @$ B% ^( B7 D7 i3 d1 e- l# l
// add 0, 1, ..., 99 to v:
% W" Q8 _4 M  N( Cfor( int i = 0; i < 100; ++i )
' F0 ~& K' M- A' \$ C+ }v.push_back( i );
) l" ^- c2 ~+ W$ O   7 l" Z6 d3 r& \
// append 9, 8, 7,..., 0 to the end:
- f* j. j3 P% S  Y  z# F& b- Vint a[] = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 };% q! |% m2 v3 y7 N
v.insert( v.end(), a, a + 10 );+ q3 V- a1 T6 t) M5 s* v
8. 删除元素
9 a7 R: S1 `0 l% H, v: w下列成员函数完成元素删除:4 S$ ~# |# _. Z1 u
) `6 p( Q* S5 Q1 o& I8 l) E* p
void erase( iterator );  B) `3 Z$ B7 E5 ^, X
void erase( iterator first, iterator last );
$ q; P' M9 ^+ ?. Ivoid pop_back();4 u0 b0 o' l; h6 L7 r5 W
void clear();3 a' [0 |) {6 k4 A: E
这些函数分别删除一个,一串,最后一个,或全部元素。. d5 N( M, a$ j' p) l
! F7 V+ ]& x# J1 i: Y
IntVector v;8 m( j( u+ y3 ~( r9 p0 {
for( int i = 0; i < 100; ++i )* b6 }  @! n( S) b
    v.push_back( i );. \, g- j' a4 O# j) S: h* o
   . Q+ R) s! {" X
// 删除 50, 51, ..., 89:
, o! t7 S  r# tv.erase( v.begin() + 50, v.end() - 10 );
! y2 h0 u/ ^1 I( e; v; M2 f   % a% a+ k5 }9 n& a9 O7 N
// 删除 49, 48:( ^! d0 j5 a% W. F  V: n: Z2 Y
v.pop_back();3 c) ?  [6 p7 D+ [
v.pop_back();
# x$ A: f' w$ H! y9 f! H7 X   
# a- A2 _- o7 v, R* r: H( }// 全部删除:6 `. @( T# ?/ y7 d7 m( F" T
v.clear();" s2 t, V1 q& \( X9 [* m0 k
注意,删除操作不会引起存储分配,因此 capacity() 不变。" j1 A* k. q# Q% ?# `. p) |

) P3 a8 b% v  d1 S9. 作为序列访问 vector 中的元素2 ~6 L0 v+ G" O7 B% k
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。% f& ~- W, i0 j2 a7 i1 y
1 J3 @9 Y/ s) s% g( x3 W
“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。+ G7 I0 D: c( ~6 M. w
4 C8 }3 C  F0 O7 ?* g4 D
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。
9 W/ O! ^' L$ H
0 z% q; J( @# Y4 Xvector<> 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:+ F8 [% W) p7 n/ T" I- X0 y1 Z

0 k8 u2 F" M. K: @$ M6 i3 viterator begin();
' _8 ~; O- V  i' Diterator end();) J: ^: F: h* n- i- t5 E# M  m2 }
const_iterator begin() const;
" \  Y4 v! M/ jconst_iterator end() const;% ?& L; b$ G4 k% E
reverse_iterator rbegin();
5 K1 E/ U2 X( }9 Ireverse_iterator rend();# _$ [2 d) M( `
const_reverse_iterator rbegin() const;
/ C, _2 k1 H2 T* S* ]const_reverse_iterator rend() const;
! @: }, \, Y# a& J' E( m8 I! V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:0 t2 e2 E6 L7 f3 r
; J9 K- r. j; ^3 n2 W1 E
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };( j5 U$ d3 W% A
[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*。
* x( y. h  o2 D! u" n( C' o, X/ r4 K* W9 S( J: v8 a/ t+ _; M
[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*。
; }+ _! a2 }  k' J, K* O# y2 Z- |6 G; C9 P* |" z  v
IntVector v( 100, 1 ); // 100 个 1。
8 E. s/ A3 V! P& O" 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。. @, S* N" p1 G% Q( F/ W  u6 l+ p

$ Z7 P3 p8 D9 \1 R% l5 C" `( m[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。6 ^' u- v: V6 U
' K) y  [. w3 Q8 ]$ 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。
8 b: x) Y6 }4 A3 E1 L- N
$ {2 J/ }! P8 l8 u8 h[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。
$ j% b* S( Z) O+ c$ [1 o
/ Q6 j' {8 H/ D) |' r下图是有十个元素的 vector 的 begin()/end()/rbegin()/end() 的示意:
9 j) W; t1 X3 e; u2 g# k- Q! X) \, @* _
begin() ----------> end()' @" [  M% d' w4 M9 l+ t
  |                   |5 G4 G$ c# R- n( ~0 e
  v                   v6 M6 B: e& z6 y  H& `3 m1 f' T
|0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|
2 @. }% ?0 _1 q: [* J0 l^                   ^4 }4 T. T& d; T3 P
|                   |
+ o4 R. E6 e: G' e: A, yrend() <---------- rbegin()
0 G5 r% Q" N/ M, U& _* z  ]! O   
9 M8 S! w  A4 iIntVector v;
; i; E# I7 `/ [* S# Ifor( int i = 0; i < 10; ++i ). j# `+ x& Z8 ~- z3 z) K3 `
v.push_back( i );
$ L8 l/ [  Z( ^/ I   ( W" N' s" ]6 W( v* ^& c
// print 0, 1, 2, ..., 9:
- ~& O2 A4 L5 ^, a  _, gfor( IntVector::iterator i = v.begin(); i != v.end(); ++i )& ]& {' R2 O' H0 i* E: J4 t+ S# S
::std::cout << *i << '\n';/ |, X7 i* i( _# E! o
   & y$ F3 F; u7 g* u; k9 B/ p6 t
// print 9, 8, ..., 0:2 P0 A$ q1 S6 f3 y, p& I
for( IntVector::reverse_iterator i = v.rbegin(); i != v.rend(); ++i )$ Y/ M8 M) e" b/ R: m- F/ j
::std::cout << *i << '\n';
9 P- B8 N! t" _+ l, I$ D7 ?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:4 @0 ?5 @' t& a/ w2 y
- E/ x. N, ]) x: \  J' D, F& b) h) w
::std::vector<HANDLE> handles;# b" f& x* m' g) g/ W* D
handles.push_back( handle1 );
; {- ^2 j6 ]) I3 Ahandles.push_back( handle2 );- ^" b; u7 t2 F* I" J* k& L! M

2 t: h0 m  U; F9 }& P- p8 I& G8 v/ z
::WaitForMultipleObjects(handles.size(), &handles[0],TRUE, INFINITE);
5 w3 z9 @3 S) I0 z- S- [这在与 C 库函数接口时尤其有用。5 p, [6 F) I- @, w- ?8 n1 n
  Q; [0 {2 n  N3 h" K6 X- d9 }$ R% p
10. 赋值和交换
3 m* I; `5 a% \$ k- V! s, h, y: ^2 k/ jvector<> 是可以赋值的,这也是一般的“值”类型必须提供的操作:
3 V+ @' {, I, R6 S8 c; f% m
9 _. A# _# f* o4 \IntVector v( 100, 123 );
. `6 \; a" }+ W1 T$ LIntVector v1;  X* M3 `7 j/ E5 a2 K8 V; `
v1 = v;
) N; x7 ^! B7 H9 @/ @/ }vector 另外还提供了& ?" U0 n" r' t: }& p  @4 C
, a5 l+ ~* e! D: j
template<typename Iter>" c9 q' m) B( E  g
void assign( Iter first, Iter last );" J) V! a7 N1 d5 j. M* E" @
void assign( size_t n, T const& t = T() );" _# {4 G/ R4 N4 q2 |
用于赋值:
3 g0 }2 d* T2 p$ C; [+ k: u
- a- H  z4 B6 X0 l4 u0 |int a[] = { 1, 3, 5, 7 };
. n2 D1 h2 P, C% \v.assign( a, a + 4 ); // v 将包含 1, 3, 5, 7.1 ]7 d' C5 P4 B  d1 v7 Q& S6 c1 u
v.assign( 100 ); // 100 个 0。/ c. T- o9 o4 ~9 z; a* G
还有一个很重要的操作:& y$ j) s: n) v4 P6 M0 B; Y
( W: z8 r& `" K% L0 W
void swap( vector& v ) throw();  X3 g6 p! a# y' }: V- t* G. M7 C4 u
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。
9 o* o0 m/ X% R+ r
/ e/ ^. W/ c6 b7 j" |! C5 D, n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:8 q+ @, ^8 f: K! U9 S0 s; h
5 f: o, C" v3 g3 v; O- |
struct MyVal
/ c" i+ R6 H# Q5 h$ j{8 C+ l  R0 d9 m* w' [9 {
  // blah blah./ Y: P" }5 I8 X: _
  void swap( MyVal& ) throw();
7 \2 M  m0 G. m) b};: y: b2 j8 V9 m: o) p$ Z9 a
   
" S7 }  K4 y( T7 F6 B) P5 inamespace std {& o# |6 [# S5 e& u
  template<>  q# B- T) A5 `# S% I! F
    void swap( MyVal& a, MyVal& b )  _! z" Y8 c/ ~9 \5 K6 G1 \. W
    { a.swap( b ); }5 t- I; y; I: {8 {0 A& N- i
}
; O( F/ f( O( e" \* J6 X; o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。
' ]  ]. h3 Y/ Y$ w
! {7 {3 T7 j7 s, e4 X& A11. 使用 vector 时的存储管理策略, z+ g5 y% H, }) o8 a4 q
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:( X3 L7 r0 \! z0 A' z: B* L4 N7 J0 W
! U* R5 A, B/ O8 r$ H! n4 k; u
IntVector v;
+ C; [. O1 ?9 X# p' S" uv.reserve( 100 );3 a: H: Z" x" M  D
for( int i = 0; i < 100; ++i )
2 e) i, W) y" D( f/ \    v.push_back( i );
/ K0 E  e: H* M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:& K. p4 c7 H: M. b- [, W/ B8 f

$ ]; Y0 ]* K6 a& pIntVector v;+ p& [! S$ H; v% @0 z, O
v.resize( 100 ); // v 已经包含 100 个 0.
0 `7 C3 Z% v( O" c& z$ A5 ?$ vfor( int i = 0; i < 100; ++i )
- g5 T% \/ U1 p1 q4 k0 ^    v[i] = i; // 可以赋值0 z' W1 H- D7 m! ]' ~+ ]6 Y
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:
# b0 F+ D3 @+ u! f: S
3 I" L& _3 m6 `IntVector(v).swap( v );
8 B5 k* W6 G5 k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
, A' w. J) v$ q+ Y" I/ `! c
* v# O9 ]+ k! M& Y" y0 d$ e& s' A( ZIntVector(v.begin(),v.end()).swap(v);+ k7 k; O6 w, A7 k: y
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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