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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 v; b, W  B! u

" m- l$ r' c! u0 z% g' p+ l5 i* y原文出处:http://www.cpphelp.net/issue/vector.html
' C$ ^. O3 ?. S) i# j4 S1 I5 s3 ~$ K/ t9 ^0 p! ], X
1 I) P- t2 I6 s8 Z0 U0 P

% d  _/ h# P! l3 V7 r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。6 u* @" L; p8 ?% O& n" u2 @8 D9 a1 X7 }

5 E6 s" W7 s1 B' D& @* K$ t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<>。
1 G6 X5 Z( \2 y- W
9 n3 u- K. s. T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。- h) U7 `8 ^5 [2 D1 r
( H8 H4 j' @) ?7 d7 R/ m
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。6 ?0 \6 e0 O  X* [

+ b( F" V/ }! c不熟悉 CArray<>/WIN32 也没关系,这里提到它们的地方并不太多。
8 i( V  Q  ~5 A# D! L, U. p8 ^. F, v  t$ E
1. CArray<> VS ::std::vector<> ?/ z; C! q: N: U* p0 w, P% N
CArray<> 和 ::std::vector<> 一样,都是模板类,用于管理任意类型的对象的动态数组。都在解构时释放所管理的动态内存。因此都可以用于代替手工动态数组管理。
1 o+ L' `3 B: f6 ^- L; a: j, L- ~6 Y" _# q9 }9 a
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 b  G* s9 a5 D3 d9 o# K, A* V
5 s: Q/ ]" n/ O; J& a. `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 d% L+ d& l# g0 ?( O+ U3 c" j
1 u9 `- O/ F/ H& U
概括起来,CArray<> 与 ::std::vector<> 有以下不同:4 x8 e2 e; q# w/ S* w' N; ^( l
/ u9 C1 r. x! l7 Q8 ]8 D$ R  c
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。1 z+ u2 a7 G8 ]2 y: |
$ E' u' ~/ `/ a; ]1 K  o0 @7 A
2) CArray<> 不是一个恰当的值类型,例如下列操作都是不合法的:
, v1 w& f3 |4 l- e9 ]- c# n! B+ E- L  g/ [, e
CArray<int,int> a;* N1 c7 f4 J- q6 c- }: H3 Q
CArray<int,int> b(a);  // error, must use Copy().
; L9 b" w# p' Xb = a;        // error, must use Copy().
$ _. U" n" G! _4 t- \, T1 jb == a;       // error, you must write your own., E2 _, h0 e* `& m3 q& a0 M1 G
b < a;        // error, you must write your own.
6 n( n! m* a% e2 o0 D3 S% i/ `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。5 ^4 b4 k9 `1 U

( Q7 g/ a2 V; e3 w此外,由于涉及到四个特殊成员函数;
* O. I* r& E: n  ]* b* n8 @: F. i# }  }& J- K3 h
T(); // 缺省构造函数(default constructor)
+ ^" d8 w. @" x) M0 a~T(); // 解构函数(destructor)
- C3 S( |  P/ s+ h0 kT( T const& ); // 拷贝构造函数9 z9 I' F* I' Z1 X
T& operator=( T const& ); // 拷贝赋值函数' q% E; r- e) [( v! w
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:
# [! C/ b1 i6 J9 g4 c% C' J
# U! W2 t; m' e2 R struct T
7 D6 d  Y8 T$ F: H: {{
( N' g/ w: d7 u' {1 N; D. h( z5 y   T() {}- J# p( I5 E( ~' v& P- K
   T( T const& t )
/ ?0 Y! I1 D; A0 ?   {
$ h# W: z" J: d9 g       a_.Copy( t.a_ );
3 f/ V9 X. |) P       i_ = t.i_;
1 Z2 U3 e4 a7 }# D& S, @       d_ = t.d_;2 P, z& z0 g; A- Y7 {4 \: A# n
       s_ = t.s_;
* N; p( t& F6 }- m   }8 _, R: n! S& K7 _5 @) [5 y( g8 g
   T& operator = ( T const& t )6 L* B0 c2 l  ^8 d6 ]5 V
   {  @4 x; Y0 z3 a' f
       if( this != &t ): @8 w' I7 D% D( M9 y
       {
0 `8 Q  \; V) f           a_.Copy( t.a_ );6 a0 C% c& z6 }$ q' t: b
           i_ = t.i_;
: B7 f- f" c# q4 t0 W9 k" F* U           d_ = t.d_;6 y0 s" t7 N4 z# {2 _
           s_ = t.s_;9 T! g* y7 A* ?8 e3 t$ s/ Y
       }# @/ w9 P& a) B- L7 m; \  I  ?
       return *this;
/ X5 w! y2 d0 D6 V4 U   }" G9 ^( H% H- L) @4 m" @
private:# R, i. j* W* s9 v: _; h
   CArray<int,int> a_;3 s4 j0 M* [8 |8 {% `
   int i_;5 G5 h3 J6 U# `3 `* ^9 R
   double d_;+ m9 N: n( X* t
   ::std::string s_;
2 g& i2 d" p/ F3 X};
9 f( O% s5 A$ W如果使用 ::std::vector<>:
% e* y$ S9 ]- v# v! \( C6 E9 J  t8 Y) N! B6 y
struct T
! H1 V; P/ I3 }! z{1 W1 R) R8 f+ e7 d7 ^! M
private:
3 y2 M+ f( `( ]  u1 s0 [   ::std::vector<int> a_;6 |8 `7 d8 V. O1 w  T+ V" n! r% ~/ c
   int i_;& j! S1 A/ j9 ?
   double d_;* A# f9 J/ l/ {
   ::std::string s_;
- q. y+ h( \, _7 `};
) c+ y3 I" s* i5 V8 r0 q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
6 c! |- |: C7 ]5 `. o% ^T(T const&) 和 operator=() 中去相应地增减。
8 q) ]5 c& O# m1 h  P7 W; E- n& g0 p& |6 ^( ?+ G# Z) s4 {6 n
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9 \/ Q9 z1 R; w* U, V, d; H
::std::vector<> 上运行。例如:
; p. F% s% E+ G/ x( a. a
/ ]/ |  b+ q" fstatic int const init_vals[] = { 3, 1, 4, 1, 6, 9 };
0 O: W/ P8 Q" Q7 Qvector<int> a( init_vals, init_vals + 6 );
$ Z! P$ I3 `! b0 ^: S- u*find( a.begin(), a.end(), 6 ) = 5;    // 把6改成5
! X9 B/ n4 Z" ~. ]' csort( a.begin(), a.end() );    // 排序。, n6 R  V' e6 {/ Z
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?4 y: a& I5 N; g2 c8 P* [" l
. E: S  j$ w0 D/ Q+ ^- O
CByteArray等的问题与 CArray<> 的问题一样,甚至更多(例如,CPtrArray,永远不要用)。
1 e& G3 p: B  P5 `6 R8 y. f0 Q( E. x+ X! Y! [# S; j- V1 `* a* M
同样,其他的 MFC container 模板,象 CMap<>, CList<> 等,都有类似问题,都应该用
' ]( i$ H+ g: o1 k7 B. v$ n::std::map<>,::std::list<> 等设计更好的东西代替。
8 b8 Q. J) Z$ n. \0 A% A3 n# {& f3 {, F' [3 b9 @
2. ::std::vector<> 在哪里?
" H' B# ^/ U7 r/ X0 x::std::vector<> 在头文件 <vector> 中定义:7 n6 k. f& I! h( V4 K7 @$ c; }( l: ^; ]
, i  o9 p, M0 y2 L% }3 }! P2 R
(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>。), O' [- l; d+ r. `
$ q: g3 ]2 m+ D# j
namespace std
% n/ f2 c9 ^4 I% n+ d8 c{, z+ o, x# ~4 l3 g/ n% m3 A
    template<typename T, typename A = allocator<T> >7 N) w2 S! M0 B/ m0 B
    struct vector$ E5 N  T! h1 q6 p
    {
1 Q. w# r. z' K2 Q        // 具体内容稍后讨论) U3 A9 |/ z3 f! d$ U; G
    };3 ^' g7 P' T. k/ [& Z; m% u

+ {' `5 P3 c; T) m; T
# l! d& E8 W9 x/ x- `    template<typename T, typename A>
7 [" r% S  r/ ]" U        bool operator == ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
' l% K) ^; @- W. O8 {    template<typename T, typename A>
( o3 ]2 {: M7 H; w7 m) k9 G7 }        bool operator != ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );* E0 k, d. a4 ~0 j
    template<typename T, typename A>
1 l( z6 ^; `' j. T  s! Y3 V        bool operator < ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );# {/ v: k2 B  L4 F! q1 _3 \# _
    template<typename T, typename A>
1 Q) u" t2 j& \. L$ M        bool operator >= ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
$ H+ o5 D3 }/ I8 q) Y' a3 Q    template<typename T, typename A>
8 G& ], Q% ]1 }8 _        bool operator > ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );% @& Y) \0 @) Z
    template<typename T, typename A>7 V9 h  |7 z9 N1 @, y2 K
        bool operator >= ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
6 f+ z0 V  W  K8 _: R# a}
+ T. X- A% d  @6 [4 }/ x* s+ Rvector<> 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:
# W# t" I, u6 S% H. Z8 \. E2 a
0 _+ O+ A, c1 t/ _; Y+ S#include <vector>
+ i% j$ c5 h) O" ?typedef ::std::vector<int> IntVector;* J# }# Z" L0 u5 r
IntVector a;
* O2 `5 k% |' H# ]7 pIntVector b( a );
- R5 W# G* ^. V0 A9 t8 uIntVector c;0 W" M2 k! V$ [+ J) G' l; ^( g1 c4 w
c = b;
1 \. R4 [5 V8 i) D5 K4 J# s- Uassert( a == c );0 c- E4 D. w% ]. J
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<()。
2 \; j# M( F9 n1 M) {$ W, e+ \1 ]% P6 `( {9 F4 m! e3 k
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。) j1 s+ q& T0 ]

, v4 D. l) a' x3. ::std::vector<> 中的类型定义& i: W; V' b/ o! m% k3 \
vector<> 中定义了一些类型,下面只列出常用的:
) |6 R$ z% e7 P! V+ {1 c! D
0 J0 b" j; N7 W& i, f4 ztypedef T value_type;; ?3 M/ b# t2 ~6 T$ N3 V
typedef T0 iterator;9 H# N. u3 Q" b
typedef T1 const_iterator;! X, N! w% }( G0 R4 f
typedef T2 reverse_iterator;4 J1 T/ G" o, `% ^1 F+ O5 C% {
typedef T3 const_reverse_iterator;
9 H: |' A8 `: `) ~& p: E9 j7 H- T7 w' l
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。
- m/ \5 \& n! |) g+ v; a5 I6 n2 A$ x7 F
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:* d9 I" z! a8 z8 a/ g+ S

5 E! C& j+ F( G" x* w8 L& Etypedef ::std::vector<int> IntVector;
5 [1 M. {+ w5 ~( S2 N0 DIntVector::iterator iter;
: b' V% [4 L3 ]; M4 WIntVector::const_iterator c_iter;
2 M9 N& {1 U1 u8 P: m$ Z- }// ...
  y1 c' Y& Z  m0 @; I& I++iter; iter++; // ok: increment, post-increment.
0 L! i0 l4 D. y9 w* c3 X--iter; iter--; // ok: decrement, post-decrement." G" B" i8 n8 \( @- Z; D
++c_iter; c_iter++; // ok: increment, post-increment.% a' i1 W8 c' m3 {! H: W% ~5 Z, t9 M
--c_iter; c_iter--; // ok: decrement, post-decrement.+ h: Z5 U0 p" P  k  z7 k  N
*iter = 123; // ok.
- N5 X/ \  p; B4 Q! ?3 X) P! gint k = *iter; // ok.& i) u6 p- S% w9 K4 A/ Z+ ?0 ?
k = *--c_iter; // ok.
- D% d, P0 R/ s- D5 Q. i( c*c_iter = k; // error.
7 Y$ d6 a7 f0 u4 P. C$ L' \$ lc_iter = iter; // ok: iterator is convertible to const_iterator.
) V- `. w" j2 \" j4 R6 ?iter = c_iter; // error: can't convert const_iterator to iterator.
7 U8 g* f* i& t& _3 V0 W' I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*:* X. \, ~9 h( q/ q6 t! w2 a

* ]: G! Z+ `( b5 e7 b2 ^$ b2 BT* p = iter; // may fail to compile.
, K: _0 n+ ^# `. V- {7 I# {T const* q = c_iter; // may fail to compile.# w. n' t, M2 D0 Y) n& p+ J' E3 W
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。
, S5 k" J  J: ?: a. W4 r5 p) K- I- u* V
( s" q# a0 J4 ]. Y0 m+ \7 Y9 M( g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。
! h7 S8 y, e7 L1 _& A! e% e# J5 R* l* T+ h. z/ X0 N1 N+ c& N0 W- \
4. ::std::vector<> 的构造, [( I/ U1 Y0 R) ^( a
vector<> 提供了以下构造函数:(忽略 allocator 参数)5 E: Y2 j0 v' v7 M8 P( B' I0 H

% I5 Y( U; e# |5 {$ Q5 ]5 mvector();% O4 i: K# s2 L) L6 I  j- ]
vector( size_t n, T const t=T() );
, p/ X, c1 g8 _4 Q* z% J, t6 kvector( vector const & );5 w' N) m. m2 m
vector( const_iterator first, const_iterator last );
( ^) l+ W: ^3 i: j) g. p1 I& z1) vector();$ G+ D! i* Z# X

+ z& g3 i6 N! ~. W7 c8 q  k+ ?构造一个空的 vector,不包含任何元素。
  x) ~. k# s9 j. g/ g. r3 d' L+ y! @/ g8 G1 S% o, @
IntVector v1; // 空的整数向量。$ h" n. f. z' F* R
2) vector( size_t n, T const t=T() );7 Y2 o+ L* p8 j! `" I) {
7 p' t2 H2 u+ C- t8 t0 @; ?" G
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:
6 J0 A3 e9 I! L9 S* ?/ ]6 W0 y
1 h5 M# `7 P4 z" lIntVector v2( 100, 1234 ); // 100 个 1234.3 [  D5 w# I& v
IntVector v3( 100 ); // 100 个 0。0 B8 R8 Y2 H# J
3) vector( vector const& other );6 @. Z. l6 v) u" b

0 c, R5 ], B9 t& D$ s. p复制构造函数,复制 other 中的内容:
3 l  y0 ~0 ~: L
9 g2 [7 w, C9 g/ VIntVector v4( v2 ); // 100 个 1234。' |+ I8 ~+ G9 U# B
4) vector( const_iterator first, const_iterator last );
4 {: ~3 S9 d- k/ O
& v) ?% D3 D4 M- ~事实上,这个构造函数应该为. z& P8 v$ t4 u9 n
5 @% V9 V9 x- T6 M/ L. r
template<typename Iter>
7 G1 q4 r" O( t/ W: d+ h5 ~    vector( Iter first, Iter last );
  k: Y; C3 l& F) a: j% i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:
: s5 r* g/ [/ Z- V+ o  Y! f5 S# ~1 N/ q- k  E
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
* V! S) d( P- _IntVector v5( a, a + 5 ); // {1,2,3,4,5}
7 }& ]1 j3 F' b' G8 i9 aIntVector v6( v5.begin() + 2, v5.end() ); // {3,4,5}9 N8 Z9 N/ B6 e. z' Q1 j- z
5. 访问 vector<> 中的元素/ W: ~: k, y: b
以下成员函数/运算符用于访问 vector 中的一个元素:
2 }( k/ [+ ], M/ q; h$ H9 c- _3 H7 A  Y1 ~. w1 T; O
T& at( size_t n );3 z- d, K' h: v
T const& at( size_t n ) const;
9 C9 U& e/ K3 r1 D9 aT& operator [] ( size_t n );8 u6 y3 z) K8 w0 M# a9 |& f4 C
T const& operator [] ( size_t n ) const;
3 [% v% h/ h. `T& front();
- s, t' y( K, u2 G6 g6 jT const& front() const;
  g/ R: S, O3 r8 JT& back();! B" n# N, A9 O0 I, e. Q7 I
T const& back() const;1 x. b. ]+ l- D, }" v) 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。
" h9 \8 M8 O$ g1 O" A# q9 V
+ g, j1 v- F2 D3 L2 i: zat(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。
" Y: d9 ~" l6 q7 s! c) n. V% S
! b5 |2 D9 `7 H- R; \& mfront() 返回下标为 0 的元素的引用,back() 返回最后一个元素的引用。
& T9 J! [. B6 Z# X1 t  q) W1 J! K  R0 ~" Y9 W
int a[] = { 4, 1, 4, 1, 5, 8 };
0 Q8 C  e+ p$ e. [: z* sIntVector v( a, a + 6 );; C. e, U/ s; q* ]0 J( D
// 使用 front(), back():
, X+ @; l$ A5 v0 H# H9 I! Pv.front() = 3;6 A" M/ p; W, q3 g$ ]. y
v.back() = 9;
3 u$ s  a8 w# M+ s* P! w9 }) X// 使用 operator [] ():9 V; W) k: p& X% |8 f* K7 c
for( size_t i = 0; i < v.size(); ++i )7 C$ u& f+ Q. w& S
::std::cout << v[i] << '\n';/ a  V6 b1 N/ D3 ^" K: M0 T; Q
6. ::std::vector<> 的存储管理% }9 @. q& H3 O
以下成员函数用于存储管理:
9 H5 [6 x* ~$ f. B. ]/ W% w) t; S$ n1 D& s: K
void reserve( size_t n );
/ X5 r& r$ F# n- ysize_t capacity() const;: ^" M( Z4 N+ I5 ?+ t
void resize( size_t n, T t=T() );4 I% m. r6 p* ~( E0 Q
void clear();
1 x" C2 s- D. N1 V# ~& f8 bsize_t size() const;
( |# C) N5 F; H# ?2 \/ _: R9 B- |0 lbool empty() const { return size() == 0; }0 V6 v4 F" k2 K7 T
size_t max_size() const;
4 E$ o. T5 w1 Q& U  a
7 E, M* J" @6 K0 Y0 ?6 Z另外,push_back(), insert() 等也涉及到存储管理,后面另行介绍。
% z& B7 m6 X9 c/ |7 v. e! z5 d; V* A. Z+ m- P5 [2 w! ~3 f
1) max_size()1 E# z6 z6 y. c* J! \6 t, |
/ c; m. y# R1 O2 O& k, n
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。
+ C$ P6 N% ?# }- D# O) C5 ^# e0 o) y5 B1 b8 z( p. Q) i  `0 Q
2) size(): e3 d7 m1 u9 d8 P# d9 a$ Q* ?9 y
- m, y$ d0 T, h1 h: O
返回 vector<T> 中实际装的 T 的个数。相当于 CArray<>::GetSize()。
. ]; r8 `" z+ {6 d: G# U2 N
, b* v; ^! C  z3) empty()
, v; Q/ o$ E8 b/ R3 ]5 a8 _
& d8 i6 U4 X( ^$ e1 A: ]如果 vector<T> 中没有任何 T 对象,返回 true。也就是返回 size() == 0。
( e8 @5 e* w* t# S( h# |- h4 h4 S1 F+ [" q) r) B) x. b
4) clear();8 a: e' D" K* A! l
6 L6 o. F. [: h; C5 Y0 c: }
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()。
- ~1 o6 [7 f. m# ^
) `0 ~! `5 _  v4 J- ]8 x0 L: B5) resize( size_t n, T t = T() );
( J+ V6 z4 @1 e
( J. s, s! O9 y- c% T4 C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  N7 P; g% h! F9 A
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。
) M, F: z2 w/ V" A
. x% ]7 R' j% f% J4 [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 b& e' [8 l+ C2 u, A$ J- q
: x) U( {! \- q6) reserve( size_t n );' Z. b" h* M% n

" E2 \. D' u9 n( ^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。
! o2 O) n9 C) u1 C
$ c5 R; f( A' b+ b" b- U7) capacity();! @# |3 X- ~( Q. a! {
* R: C  X6 ?& Q! S2 S% Y( U6 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。
/ P* U& `( _+ c8 M/ A5 x/ ?/ A- P& m7 ]
5 K1 I- `# C3 y+ h% p1 H% s+ Ivector 管理的动态存储空间是连续的。执行操作
8 ~/ V% I" L% w( d1 ~* ]
7 Y( n+ Z1 t* I/ N! ]9 EIntVector v(7, 1); // seven ones.* ]7 u! p2 N  i6 r  H
v.reserve( 12 );% V% x' M5 ^% ]. k, p
后,v 的状态可以用下图表示:; `  r) j8 ~- |. `4 j

2 r4 B# O! H2 o: ^3 q! L1 s2 g /--size()---\) ^: S( A  M% x& }
|1|1|1|1|1|1|1|-|-|-|-|-|2 h" P% F8 E- J
\--capacity()---------/
$ _. {) ]6 m8 M/ \. ~1 r0 w$ e+ Y3 ]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
# t; o- I9 ~7 W3 {& M- Y; A- D- F; p7 z6 f- r$ @
v.push_back( 2 );$ `- _/ I2 d1 `$ |
v.push_back( 3 );
/ B  P9 T4 h4 j. P5 @后,v 的状态可用下图表示:5 @( d6 A: C: h9 a1 ^# `( Y; S; `

" H. j, Z6 P% d8 X5 @7 W /----size()-----\
' x8 \8 h5 @# T/ e. H3 x|1|1|1|1|1|1|1|2|3|-|-|-|
6 i' b# H$ w+ J  k' n; w \----capacity()-------/
- l$ ^6 v6 p" s+ M; i7 \执行 resize( 11, 4 ); 后:& k% q: ?/ X8 G# T6 L
# c. u) W6 ~2 |! Y7 z& m% S) h
/----size()---------\
% h6 ?' N; A* \9 S$ i" K|1|1|1|1|1|1|1|2|3|4|4|-|' j+ B; }' `( C2 ^7 s* B8 E0 S' d
\----capacity()-------/
% o& q2 X& b7 F0 C6 J* Y3 C2 Dcapacity() >= 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:- z% f% v  m! l" z+ d" Z
9 E. _& G$ r: _% \3 |
v[11] = 5; // undefined behavior - anything can happen.
& X; p" _# s4 `7 q7. 添加元素到 vector 中3 I( Y# z, _1 J, r% ]4 M9 W
下列操作添加元素到 vector 中,并可能引起存储分配:
4 V, \4 c- r( ]* c5 u
1 n+ e6 M! U* @! A- g1 p1 evoid push_back( T const& t );' p; s* z5 K# N6 I* Z) F
void insert( iterator pos, T const& t=T() );1 k. T! B+ P& {- g
void insert( iterator pos, size_t n, T const& t );
% a! c  ?* T/ s5 o1 R! A! d  ctemplate<typename Iter>
; q2 W( W1 N: @    void insert( iterator pos, Iter first, Iter last );
) a& E  X" Y5 E& xpush_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。
# N* d9 o( T* I( ~
8 T4 y! _% U! r$ S0 T8 \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。" Q$ v. {, \( X. @) _3 Y5 Y

7 Y  C  T" E4 U* Z1 C( ~% |这就是说,vector 自动存储分配的空间大小是指数式增长的,这可以保证多次添加元素到 vector 中时,平均用时是接近于常数的。* o# @' D, O2 d. T% q

0 R' W7 ^$ g+ I1 d0 Q% PIntVector v;
) Z. [" f! {* p4 Y   # u$ e+ c7 \, r9 ~5 t
// add 0, 1, ..., 99 to v:
; `" N5 Z% A+ t$ l7 Ffor( int i = 0; i < 100; ++i )
* o. d" x: i' A- D# @/ ?v.push_back( i );& |* g0 R0 {+ g$ @( N
   ( y4 C3 s  B5 @4 _8 Y
// append 9, 8, 7,..., 0 to the end:- `) Q( c0 B9 D# N; X
int a[] = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 };) @* }+ x  j( }0 B; f) N% a% m
v.insert( v.end(), a, a + 10 );! O9 w% g, z" y& o) i2 n5 `
8. 删除元素
0 {# @- m. f0 B3 W, Q2 v6 F6 p1 M$ ]下列成员函数完成元素删除:
4 M! V8 y9 p5 n: f9 u& t, R. L4 Q* E/ T/ d' v" Q3 C1 Y6 |1 ?
void erase( iterator );5 t) r+ \, k! ~" b
void erase( iterator first, iterator last );
- ]1 J3 A( c. evoid pop_back();9 @% H) m5 L# n; S3 C1 M9 C$ @
void clear();9 c7 U: i4 D, t/ `4 @/ Y' x1 C
这些函数分别删除一个,一串,最后一个,或全部元素。8 F7 i1 e8 `+ _4 v" ]6 o8 K

' h: G4 c4 {5 k" b* D" a8 DIntVector v;
: {. P" _+ v7 V5 t1 e9 kfor( int i = 0; i < 100; ++i )6 m" T$ P& P. |6 @; k" p
    v.push_back( i );/ J  ^4 k% Y0 P+ q- `! d
   
, m" s- L8 @( Q3 `$ d// 删除 50, 51, ..., 89:
* d( G& {( R- k( J" Yv.erase( v.begin() + 50, v.end() - 10 );) q# q3 O1 y- e3 A
   
- e* |) e, I+ X' i5 D// 删除 49, 48:
  N  J- n0 m$ ^& @" t- Bv.pop_back();
+ R3 h  L* R/ L- K0 \2 \6 N2 sv.pop_back();7 p2 a: e/ X2 R) C2 A8 W* f
   
% R- e& P- q3 I6 J// 全部删除:! }( w7 I8 ^, n6 K
v.clear();- u! S9 M4 p9 x. q
注意,删除操作不会引起存储分配,因此 capacity() 不变。: P* a" a" w( Z$ d& O
8 ]) K* }+ Y# i7 l/ n6 q9 F9 s0 K9 Y
9. 作为序列访问 vector 中的元素
6 n* ^# x  ]) g# ]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。
! x; ~3 U5 J4 Q. `* o% w: u8 Y9 P2 }# H5 ~2 H/ v
“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。
3 S. Y. k( h2 i4 @$ ]6 _4 J% S" t4 M0 q, Q
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。
. f6 W3 [8 _, G& b
& l- R8 a0 [9 W! W3 evector<> 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:9 K* E& M+ H2 ~" I- u/ z  J/ Z

1 q# x. {0 P2 j* a) jiterator begin();, G+ R' q- t  i9 n, c6 N8 P
iterator end();! t  J. J* J. V% y7 r3 v
const_iterator begin() const;
' e; r1 h: a( o8 |const_iterator end() const;$ Z+ D' b- q4 g
reverse_iterator rbegin();* h5 X: u+ f6 Q: v
reverse_iterator rend();
; ]9 J( ?4 W: y; p2 c/ kconst_reverse_iterator rbegin() const;, v% R/ p* C. {- d+ ]* z% T
const_reverse_iterator rend() const;, l9 t3 {7 o; p6 n! h
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, N/ Q5 U. o# q7 P
5 f, H8 G4 D2 v
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
, H! H7 A: n) [3 Y/ e, K[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*。3 O: ?" N7 T( G5 k, z

% Z# \. |( H/ z* ^[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*。
- ~/ x4 S' z+ T$ e3 p7 g" S7 }6 D; V% L1 d1 F
IntVector v( 100, 1 ); // 100 个 1。% X# c& P& N. c1 K  F
[v.begin(), v.end()) 是一个随机访问序列,指示了 v 中的所有元素,叠代子的类型是 IntVector::iterator。
8 g) C& S1 v3 e7 D3 @' E: C: p7 l8 c. F1 I: k, G
[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。* Y2 s; V, _; F/ N1 g

; g/ N6 h5 a1 E5 e& [[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 M. x3 U' O3 ?
4 h1 M, ]3 m  E7 l4 c3 i[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。
4 M9 u4 W, V3 p; [. `2 Z' [0 S' ^5 }, g) W4 \  _% c7 s/ j
下图是有十个元素的 vector 的 begin()/end()/rbegin()/end() 的示意:
: ?6 j. ^& B5 {5 |0 v
0 X- H8 Q" z5 h' ?; Q5 {* I$ cbegin() ----------> end()" T8 j5 \3 O: ~/ L: e/ J& u& I
  |                   |. T# p$ g0 J' s9 |- U
  v                   v2 k3 s4 h% i3 G, g/ Y0 ^& ]
|0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|6 [) F/ t8 @1 M8 n& Q: N
^                   ^5 F: B- a- T, w7 E4 U
|                   |8 F% b+ p( b+ W4 _- S5 I
rend() <---------- rbegin()) J3 x8 G! v. v7 _
   
7 t" u- d- o5 R8 \$ l! nIntVector v;8 P$ t/ F- u+ M" ~; T$ @
for( int i = 0; i < 10; ++i )+ f' J% P8 i6 p4 p
v.push_back( i );3 _1 H) N1 W, A0 H/ d, @9 Y0 b5 ?
   - d" h. Y0 c& j
// print 0, 1, 2, ..., 9:
# h+ {& q: r1 R$ D6 @for( IntVector::iterator i = v.begin(); i != v.end(); ++i )
2 g$ ?( y9 ^& u( B::std::cout << *i << '\n';+ [& E1 _  ]* N/ B; K5 o
   
- B8 e, [+ ?' W) O6 x% {, j// print 9, 8, ..., 0:
4 j+ T( @0 M1 bfor( IntVector::reverse_iterator i = v.rbegin(); i != v.rend(); ++i )6 T1 i' e, n! i; @! x
::std::cout << *i << '\n';% C6 B# B3 b) Y3 D9 Z3 t
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:, W  t: x7 Z$ q# `6 A

6 q( O2 Y1 i# m: z( m. d% c::std::vector<HANDLE> handles;
# R3 X0 l+ v- E# ?handles.push_back( handle1 );' g" P3 _! k7 y* e
handles.push_back( handle2 );
0 t# _/ h* k6 s& a9 N. n! M3 l- B! h7 j9 w# X/ V
* u, H7 [  b& y. i& Z* }
::WaitForMultipleObjects(handles.size(), &handles[0],TRUE, INFINITE);
' H) R% M, _4 D% i" X- p这在与 C 库函数接口时尤其有用。" P. z0 Z+ E$ L* B
& Q# m. l" \, y; _- o: o
10. 赋值和交换; Z; J6 }* P) ]9 e1 X; P2 Z
vector<> 是可以赋值的,这也是一般的“值”类型必须提供的操作:9 y* N6 t& L$ v$ s

, Q. y; t: s6 Y$ ]  P( K; IIntVector v( 100, 123 );2 \2 t- ?7 V  P8 G
IntVector v1;
( N* g* E* h2 A- U$ L# _0 Av1 = v;
9 c# N- u0 h6 w% x# Q4 O2 Cvector 另外还提供了) N" T0 q% ~% F2 I- [; A/ B
0 r8 k% i. n$ K, G  l3 Z
template<typename Iter>
( [( q1 r6 n) T$ F+ ~. T8 [void assign( Iter first, Iter last );
8 \9 E" a2 r) W- K0 uvoid assign( size_t n, T const& t = T() );
- c$ i0 r/ [$ s/ I" _  K用于赋值:
. o7 R8 Z+ U) K; X/ `* T! k( Q! F  Z3 t% c& n
int a[] = { 1, 3, 5, 7 };; z- h1 G- q) Z/ l6 H( o
v.assign( a, a + 4 ); // v 将包含 1, 3, 5, 7.. H: i) z; Z% u4 q* P8 j7 V: I
v.assign( 100 ); // 100 个 0。
% m! C1 |, g1 @+ ]5 a3 H还有一个很重要的操作:
  @  d2 o: U. K) w! E8 B
) {& Z: c% u; W5 Z$ ]( [% Ovoid swap( vector& v ) throw();: d) B3 D/ t4 \8 j6 V' |
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。
4 b/ g( m  A; k3 s5 ~4 a. g+ b/ U! z8 z8 ~$ n3 E
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:6 h9 q4 B2 c2 }, Z1 Z' V
+ u& [% |/ c7 _- h  I
struct MyVal+ }7 B) v, [7 S4 Y; ~3 s
{- H5 k+ S$ r- M4 k1 D
  // blah blah.
$ O$ M$ \. ^! c) K* I- r  void swap( MyVal& ) throw();
9 u. }/ U" x6 m6 @' J4 H" N};
$ }' J: f2 k- Y9 B   * J/ {3 o* g4 K) }/ }4 E
namespace std {
0 t6 x6 C; s  r# O3 i  template<>0 f6 x8 k7 r; U" f# F2 o! ^
    void swap( MyVal& a, MyVal& b )
: P8 e0 }7 a, g1 ~$ Y6 n& ?' }+ F    { a.swap( b ); }) a; r5 s% O6 W3 R# O# B# F; n3 L% y
}/ k3 ~/ Y' z2 r
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。7 z; ?+ [3 i/ q3 a: O

1 N7 n3 a2 [5 ]0 b1 S; F11. 使用 vector 时的存储管理策略. K! J) v) S! C* h
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:
. t. o4 n0 R) v) u5 t7 x- p- d  S+ m  L# d6 ]
IntVector v;
& C$ l5 z' M1 \5 P, dv.reserve( 100 );
, y1 c# S3 ?3 `3 X" `for( int i = 0; i < 100; ++i ), O+ S" I2 z6 W5 x; |3 ]; E7 H
    v.push_back( i );+ a- b) N# e+ `8 o3 v5 r
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:) f7 e* G1 V# i2 h5 H' G- |

5 R/ R+ s; M: x  t$ YIntVector v;% o- p& |  K; \. u8 G( U0 t
v.resize( 100 ); // v 已经包含 100 个 0.
5 E! j; q. c' E9 M. M7 q2 n0 yfor( int i = 0; i < 100; ++i )  {0 e+ O5 u4 h# J# m# B8 ?7 Q
    v[i] = i; // 可以赋值: P! R6 t- N, a1 I5 ?! ?  V9 {
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:  _, ]% M4 z' G3 _2 q2 _; y# ?# ?5 Q
6 `. G1 W& y4 i. d5 t
IntVector(v).swap( v );
) a5 i8 H1 K) Y, K2 I1 |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
& E/ ~! ?$ X1 a1 X3 b; u; \9 D
. M0 m6 m% o$ }- ]# q: iIntVector(v.begin(),v.end()).swap(v);# U5 Q# k" U; K  T$ m" q
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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