找回密码
 注册
搜索
查看: 5665|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' x8 L: N" X9 |+ U: \( z
( j$ b- j5 y( `2 d, R! `
原文出处:http://www.cpphelp.net/issue/vector.html! j2 l- Q+ [( r$ H! j

' E7 \( |/ m1 `
' a* H$ _0 i9 K+ G, H6 ~5 a% b8 p- @) C# 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。) Z. A: d! M3 W) j; p' H; G+ D

8 m$ c4 C( ]. s% i8 A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 h& X4 ]9 z0 h7 d8 O, d

% a% A* o+ h3 m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。2 [: [- ~3 ~# G) U7 a

8 {# t( V- G, t# S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。8 @1 F; ?1 `" J+ X* r
  ~( P7 ]( w* T
不熟悉 CArray<>/WIN32 也没关系,这里提到它们的地方并不太多。
3 _2 |! C+ ?! u  p5 m7 F
& A4 B4 l: E1 E! P: T& E, l1. CArray<> VS ::std::vector<> ?& O) ^9 \; M+ ~0 }, i, B0 T
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。+ y  T/ P  O* V. N2 Z
* P/ ^& Q, @7 W6 r( j% B' c' d
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。/ o/ ?9 x# r" w7 L2 n
% I" n- J0 q2 W" u3 g
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)。; o$ {, V2 P! ?
; q: I- z7 K$ |+ H
概括起来,CArray<> 与 ::std::vector<> 有以下不同:
$ Y" W4 O  _1 K7 X% T6 T3 T0 A3 I( V0 x7 l
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。
( X7 K/ l& C* k  F0 I3 y% V8 F- d. d8 _' C
2) CArray<> 不是一个恰当的值类型,例如下列操作都是不合法的:; r3 a+ f. o, Q0 P* f; q. U4 e! L

9 f% M9 T, k; i) b3 CCArray<int,int> a;% U5 @! F3 {' _
CArray<int,int> b(a);  // error, must use Copy().6 U: c$ N& n3 @
b = a;        // error, must use Copy().
9 q0 C/ U, c) _( b) hb == a;       // error, you must write your own.
5 E- F- l+ T  X6 b$ v' ]$ tb < a;        // error, you must write your own.8 Z# D0 [$ @, O6 w6 e
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。9 ~0 j1 u; @: v7 k/ ^+ ^* q
1 W" e) B; ~! A
此外,由于涉及到四个特殊成员函数;% K* s7 S7 V# z2 n

; `; i" ?/ W% P# A0 AT(); // 缺省构造函数(default constructor)
0 f4 f5 W" Y8 f( u( Y~T(); // 解构函数(destructor)8 s( n- e$ U0 ~3 l9 ^' l
T( T const& ); // 拷贝构造函数7 k% e' b1 I) h; P+ K
T& operator=( T const& ); // 拷贝赋值函数+ G, M+ X4 T) @9 N, J2 }7 `
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:/ `! r. g, @/ y2 {  L) t
8 m, ]- z" e, `  e
struct T8 {8 x% @/ d( K5 q% ^( s* w
{
+ ~+ W4 Q: v, v   T() {}
1 m: w2 `' `8 ]   T( T const& t )' O( |: i: [+ s* `
   {
, V( K1 ~8 j1 l! K% z$ X       a_.Copy( t.a_ );
5 x7 m" k3 z$ L' f       i_ = t.i_;
1 M$ D8 e) n2 T4 e1 f# X       d_ = t.d_;
: e7 h# F/ {; S+ \& K6 Q       s_ = t.s_;
) F" ~/ j6 j$ t3 E& M" r   }
. {% B: O) |+ H   T& operator = ( T const& t )  k  N: q8 U' ]8 t, f5 f& n
   {
& g6 z/ P+ S9 N1 Y) U9 b       if( this != &t )7 r0 {) S; w9 h; g( P7 F
       {
/ G( k6 ]. y2 h" C; m           a_.Copy( t.a_ );
4 H. P/ n# [* j7 S7 ?           i_ = t.i_;, F! U1 u/ N6 d: }4 |& Y) g
           d_ = t.d_;4 f  r/ K9 }1 W0 n
           s_ = t.s_;  H- _  h: c0 u# N
       }8 B9 m, l* ?; ?( `/ J
       return *this;
% |4 P1 H7 i( Q5 r' s5 c, X   }2 W0 K) O( a  [
private:
. H: ]! V9 c) M2 j, n$ n( u   CArray<int,int> a_;2 S! o! |) j6 x2 F& E
   int i_;
. }6 \, p# v$ e- c) B   double d_;
6 u$ Z' t  [  j0 x. H6 g   ::std::string s_;
/ }( X) J/ }8 |};  V4 E( P; p- o( U  I
如果使用 ::std::vector<>:
$ F" H; G8 U2 y6 C5 P# w
: [& N% x+ J6 ?0 d" B; a! B2 ~. d1 Istruct T& X9 T2 b1 Q2 a6 L/ n- T4 p5 K6 W
{
- {; w) L( B' ?' Q4 jprivate:
7 X+ P% F3 \- l# d% J   ::std::vector<int> a_;0 e/ V( ]% }) G7 B; o' |& a; Q; c
   int i_;
$ i- U5 O2 W( w0 [   double d_;7 n5 U  U9 `0 k1 w" |! I" q
   ::std::string s_;
* Y) s6 J$ m2 z7 y) T0 D};0 m0 @1 w. H3 T7 |$ n9 ?
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( c0 v: E" X( t; {% f6 S
T(T const&) 和 operator=() 中去相应地增减。0 |* o+ c/ g, q/ M) t, l7 [
9 c, m2 C6 i! d8 x: L
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8 u( X! w4 g0 z2 Z. _
::std::vector<> 上运行。例如:
" z4 o* R6 k, R5 K. w4 _' r# s
( Y5 `3 W2 @4 h6 hstatic int const init_vals[] = { 3, 1, 4, 1, 6, 9 };$ x# w3 G) ]/ A3 e5 S
vector<int> a( init_vals, init_vals + 6 );
1 G2 p$ @" B( B*find( a.begin(), a.end(), 6 ) = 5;    // 把6改成5
1 ~7 u) f/ M# Q, h1 xsort( a.begin(), a.end() );    // 排序。5 {" g  `7 f; B) l  q
可以说,CArray<> 的主要设计错误是把一个本来应该是一个简单的“值”类型的东西设计成一个难用的“对象”类型了。所有的“值”的好特性都丧失了,但那些从CArray<>继承的派生类呢?
. n' t/ \2 |, L9 g$ Z# e
* V; W: D  r, Z+ v! k+ l. n( mCByteArray等的问题与 CArray<> 的问题一样,甚至更多(例如,CPtrArray,永远不要用)。1 J7 }# Z9 |6 N& W+ K" G
4 z" @8 ?$ `* r, H! i0 j2 I) h
同样,其他的 MFC container 模板,象 CMap<>, CList<> 等,都有类似问题,都应该用
0 i4 J; y& {* j6 l::std::map<>,::std::list<> 等设计更好的东西代替。' ]- B, U) y8 I% E5 L2 s5 Q
; q9 b( m+ r# Y/ @8 p1 T2 \% `
2. ::std::vector<> 在哪里?
, G; ~& V5 {& Q( l7 B5 q::std::vector<> 在头文件 <vector> 中定义:
' o$ [9 t) i. ?. k: X
0 o$ n( O1 P& \$ s(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>。)
- _& K, {# S& X" a- D1 p3 Y% @1 J$ |  e: G+ o3 [4 R. \2 `" ?# y. V
namespace std 0 F  P0 ]: Q: w( s' \% s1 i
{0 Q; l3 @6 b! r  l0 z* ?
    template<typename T, typename A = allocator<T> >
. y  l, U1 j; z* p7 V8 z    struct vector
* b/ _' j" Q: O/ f9 ]3 Z- e! \    {; `' b" G9 S  [" o/ O
        // 具体内容稍后讨论
. H2 f- p) X- U    };- p  z* U3 Y/ k. ]5 B
  }+ ^3 U. ~6 ^& J. b, T8 M9 a; V% }

; D! I, R" f/ {, \# e    template<typename T, typename A>
+ @/ P7 t* ~* b0 h& B        bool operator == ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );( W' p5 Z5 y( O4 |6 O( k. b
    template<typename T, typename A>3 C2 A5 W) ?0 T$ H
        bool operator != ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );9 R/ S& O) @( G8 W4 F
    template<typename T, typename A>
, [4 _$ |7 v8 C0 e        bool operator < ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );( k4 o: I4 p/ c3 Q( P
    template<typename T, typename A># j9 l" _% |# R' ]4 s% ^
        bool operator >= ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
3 w, X7 }: [  c; A    template<typename T, typename A>
. p' q4 A3 ?0 Z/ w- o1 K        bool operator > ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );& O: E, j7 d2 A! P' R
    template<typename T, typename A>
. S/ h: i6 |; T+ |; a        bool operator >= ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );  s/ r9 g: ?2 b0 Y1 |! g
}
- U: p$ c, D( t2 Q4 u! L! W  avector<> 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:
5 B% A' p2 t9 }- f$ U3 X1 G# J; p6 ?4 N, L$ v# N6 D: v
#include <vector>+ _7 w1 w+ K- h3 T* J
typedef ::std::vector<int> IntVector;2 ?7 N* c5 T( z
IntVector a;
9 ?5 \2 V  J4 p& r' }  mIntVector b( a );& y  n# g: H) k% F2 }  ?
IntVector c;
4 y. }0 [7 L* `6 X1 y, x+ ~c = b;; L$ G$ f+ c* T6 u
assert( a == c );
+ v1 w6 y# I. 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<()。
2 J8 P; g& {# t, g7 H/ m* `, l7 U8 x, f2 a4 J9 X
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。  Z3 w3 F4 D: `1 d6 _- ^7 I
2 G8 M% g# {! L" q5 _* X
3. ::std::vector<> 中的类型定义& E% P0 n  Z& |1 k
vector<> 中定义了一些类型,下面只列出常用的:
/ P7 b& d$ I7 w
$ y- m: ^+ c7 V, b! M* K6 h4 a# ~typedef T value_type;6 x3 i; O- P: U1 w8 u' q) {9 X
typedef T0 iterator;
0 _* s0 G+ v3 B- Stypedef T1 const_iterator;& s, [2 n6 L6 y; e; }
typedef T2 reverse_iterator;
; V& b$ c9 _1 i( d5 D3 Utypedef T3 const_reverse_iterator;
1 C1 N. l1 y0 D+ Y) ~) A/ s4 ^) |4 ?( s
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。, Q7 L  _) Q2 H7 a- h5 B
/ T: k$ K3 W' J& C. v
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:( I/ e1 i& Z) L
9 H  }0 T& q4 G
typedef ::std::vector<int> IntVector;
4 v/ k4 a1 W$ o5 [7 n) p3 F% h2 zIntVector::iterator iter;
3 y3 z4 L" R+ o3 A& c5 FIntVector::const_iterator c_iter;
' D! }& h  ^7 N& W4 {% a) v/ ^// ...
0 _% k. E+ j" E7 I- _+ [++iter; iter++; // ok: increment, post-increment.
$ g; ~' j0 T+ q1 p2 G3 ?$ l( W) d--iter; iter--; // ok: decrement, post-decrement." R2 n$ P* A; C% m
++c_iter; c_iter++; // ok: increment, post-increment.
: S* N5 F" @; `1 x--c_iter; c_iter--; // ok: decrement, post-decrement.7 B. S% g  Q: G- |
*iter = 123; // ok.% }, q" O  f& `. l
int k = *iter; // ok.
) U; B2 c! `& E, p  ]& Dk = *--c_iter; // ok.# H1 E& y( I& W4 D
*c_iter = k; // error.% K3 e2 f6 H  d: [! I9 c6 t
c_iter = iter; // ok: iterator is convertible to const_iterator.
# R0 p% @8 ^& K* T+ _iter = c_iter; // error: can't convert const_iterator to iterator.
* |. u- J( i7 D1 ]+ |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*:
! t( [8 [; K! |* @1 t" a3 S& X& z; n" n$ v9 Q* V2 ]0 t, j) B6 \* W
T* p = iter; // may fail to compile.
$ r  ]3 V/ E+ [# FT const* q = c_iter; // may fail to compile.
. f3 `6 ]* |% n! R8 R/ Rreverse_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。3 N- G, B* q/ S5 G  r5 E3 A

1 P! S0 f4 ^" S5 Y3 \& S( @, `* B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。/ {; W; g4 h, v9 I

* G% W0 ~9 B$ p$ C" {7 I- l4. ::std::vector<> 的构造9 j. ^; d; s% U# A
vector<> 提供了以下构造函数:(忽略 allocator 参数)8 k0 k* c' G: M: i. l

/ ^. w3 {1 o, F5 \/ y' B9 [vector();
4 X3 l3 y, S* m# D1 T# o8 v9 ^& hvector( size_t n, T const t=T() );, h; G3 x0 M0 u2 C" Z; `( s
vector( vector const & );1 O1 c5 k" ?5 L8 r+ \4 V  w* L
vector( const_iterator first, const_iterator last );
( Q. ?+ l3 h0 R( M6 N2 r+ a2 ]' U) T1) vector();
0 h. a1 ?5 F5 W9 ]7 Q) }' j0 D! G( b
构造一个空的 vector,不包含任何元素。4 x4 M5 u/ ~" L

: k3 ]2 p! T5 u7 \9 T* kIntVector v1; // 空的整数向量。
: U; |- z$ c. |3 z+ P& i3 ?% o2) vector( size_t n, T const t=T() );0 b* S# X) J$ y- K6 m- _3 @; @
  ~! N' P9 A0 ]2 w5 K
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:
' }; Q$ m, d" y0 K/ U& Y" f; ?
' a$ L' X6 U. V8 oIntVector v2( 100, 1234 ); // 100 个 1234.8 ^6 ~+ S- i- k" z
IntVector v3( 100 ); // 100 个 0。
" i* n. K4 @9 n- a# }8 S, [% v3) vector( vector const& other );
4 l/ K/ h; {1 N+ D$ {* e7 @2 e* o0 ?8 A- z" [
复制构造函数,复制 other 中的内容:: {. a$ j" [; e" `

$ N  O' n: F' B: u6 [IntVector v4( v2 ); // 100 个 1234。
% Z2 C' ?: R) \: s4) vector( const_iterator first, const_iterator last );( L+ c& P' M  r5 D1 i
* u; `) Y2 @. b- P0 p' O2 K
事实上,这个构造函数应该为
  n* I" d5 l% N* P0 R! p6 B) z' p* y- z' @3 S
template<typename Iter>. M) G( m. w( L# S& e% n
    vector( Iter first, Iter last );) o' e. k) y* s) q3 X
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  B/ s8 c+ I5 |  B. S% H

1 S2 _7 q' [! X/ i& k5 n( v0 yint a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
, k  ~* _, P3 R* ]IntVector v5( a, a + 5 ); // {1,2,3,4,5}2 b' F6 b, C+ B% w5 _( G4 U
IntVector v6( v5.begin() + 2, v5.end() ); // {3,4,5}$ }' V" e7 L1 N0 T+ H* Q7 A5 J( p
5. 访问 vector<> 中的元素
7 ^  D/ d# x1 z6 @  n/ W& J, c! N以下成员函数/运算符用于访问 vector 中的一个元素:
9 G& j, v1 g9 w. i5 W4 s) C! c4 c/ h# l. z* q
T& at( size_t n );
- f: `% j' f/ y# w6 ?T const& at( size_t n ) const;" P% G2 m- ]& Q4 H
T& operator [] ( size_t n );$ X8 e0 @# A! n3 o8 {, x3 F
T const& operator [] ( size_t n ) const;
9 `) s  e( C7 }- h" n3 ~3 TT& front();4 I& ]: K9 \) j/ c
T const& front() const;0 V5 W) e2 u" O8 J; ]+ \
T& back();
7 \0 ?1 h: z) ], MT const& back() const;! [7 n6 K1 s) W0 t8 t9 k
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。
' E. i2 \6 Q' K6 @% X* X* T7 i+ k! `$ V  f  Z6 H
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。
" B, I  m" E+ L, ?5 R$ P& X
! K2 o; a* B: r) I# g8 Zfront() 返回下标为 0 的元素的引用,back() 返回最后一个元素的引用。
4 S) S# B; J/ a3 v$ R
0 }! I9 v( X( bint a[] = { 4, 1, 4, 1, 5, 8 };6 v3 q2 h1 r& n/ D, f/ q
IntVector v( a, a + 6 );1 t/ n7 [& R) H3 i+ g  q7 }
// 使用 front(), back():
4 a+ w( F% N$ C4 nv.front() = 3;, \( [7 @0 v  x- j2 [8 `
v.back() = 9;
. ^, ?3 n* X1 T2 v) l1 I% H// 使用 operator [] ():. g0 e& ^6 v$ b4 F
for( size_t i = 0; i < v.size(); ++i )
" K$ B1 W6 Z2 x, g  f8 _9 n9 `::std::cout << v[i] << '\n';
. u% `' q3 M! J  v6. ::std::vector<> 的存储管理
: Z0 O  M$ y' G# I9 ]以下成员函数用于存储管理:
8 y5 R8 L! b3 n+ J; A  @
3 S& `* ^& y3 Ovoid reserve( size_t n );. j  E8 H* c3 F. Y& A
size_t capacity() const;- ~" s7 [- @( m0 _8 k* q
void resize( size_t n, T t=T() );- A- ~+ c/ u7 ]- I8 o
void clear();
9 [2 t! P& X+ f" O5 X* f( ^/ k1 Ksize_t size() const;9 P8 T& {5 a$ b& z9 U
bool empty() const { return size() == 0; }" {4 e! b$ @; ^& o  Q
size_t max_size() const;
( _6 g% p8 R! p  a8 C& V  g6 S# D1 U0 q7 J& x
另外,push_back(), insert() 等也涉及到存储管理,后面另行介绍。
/ w; @" A# k) k' Q' P. q$ k# @! h$ o9 }: M" X9 i  V" |; W% {
1) max_size()
# z! O6 G7 M$ t4 q
$ ^# d5 j. W7 }# D: {0 s; C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。
; b) Z9 h( O& P* U( B( h5 v7 _$ G; ]; Y: E0 ^, l
2) size()
2 c; k* u9 R5 |2 x' A" [) x" N1 L/ l3 F$ J. o
返回 vector<T> 中实际装的 T 的个数。相当于 CArray<>::GetSize()。
: d, y* C$ X4 I4 K9 W8 i$ Y- ?# u# m6 n, Q3 L! p  i4 H8 s
3) empty()
8 x# V$ x/ C+ }. R7 P' h% k1 M6 t: ^' i; c' |% p7 f
如果 vector<T> 中没有任何 T 对象,返回 true。也就是返回 size() == 0。$ y- o* T& s! N; ^  _

# K; ]% Y' W5 _) p4) clear();2 l$ Q* F) r' Q3 r0 i

. e: m* B9 ?/ W1 i4 E3 ]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()。
! I( Y9 n2 z' Q" E" L& h5 d
% p- b4 g' S/ z5) resize( size_t n, T t = T() );
* @' x7 K+ c( A' e. c6 S
  W) p8 [$ u  g" U" h* A1 c( ^7 B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
5 C2 n( T! p$ v0 `" gn - 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。
! X! B- K" ^7 g" ~* G* o) V. B- q  a6 o  z
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。. p' p, `, G' D9 ?+ Q4 A
( }! _* k0 e+ b& E; H; D
6) reserve( size_t n );, Y( y8 b$ L+ @$ a  h

  J" H- O  t4 a4 ]( O$ ~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。
4 M0 H- X% G6 O- b# y# f* W! F6 z* H% w: H
7) capacity();
9 k* C$ d7 {9 t1 v2 \, W; R5 c: L6 b) L8 b$ C2 I
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  c+ k9 ?/ _3 ~, ]8 E

' J7 t+ p+ U6 D8 F6 k1 o& [* uvector 管理的动态存储空间是连续的。执行操作* `0 B1 ?& h0 A, F$ t

% Y8 H% s: }, z* C8 gIntVector v(7, 1); // seven ones.$ u) n  ]3 ^8 m: y5 T* x
v.reserve( 12 );" i9 q: L4 M9 f) O% ?7 i6 A* L) A
后,v 的状态可以用下图表示:
' _; c) y: x& J5 @/ o* {$ I8 F+ Q3 i# J0 L7 Y9 G/ M# p. P# D$ n
/--size()---\
4 |& d$ \6 j5 C|1|1|1|1|1|1|1|-|-|-|-|-|
% x8 i9 X: C" t2 N( O: G- X \--capacity()---------/# a' O% @/ Y9 k. @! g( E2 j$ u2 x
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) d/ N3 k* t* }9 L3 K9 |1 Y5 q; Y+ V

, Z9 }  C; s+ q5 X: Qv.push_back( 2 );, @2 V: U8 [6 k/ ^+ k& [
v.push_back( 3 );5 t+ r9 ?5 M2 H9 C) W) \/ {
后,v 的状态可用下图表示:
. H1 u( X. J) Z6 U. x3 C0 T. n7 @6 L  g+ \" Q
/----size()-----\5 g! K+ r" l. s  W: T1 |; [) X
|1|1|1|1|1|1|1|2|3|-|-|-|4 [) {/ n: ]2 A3 b$ g
\----capacity()-------/9 J1 d' c. v* u$ X" L9 s% Q
执行 resize( 11, 4 ); 后:
3 h% q0 S) \5 L( P; f& P) G$ x4 a. A+ U% E' N1 }  k4 D
/----size()---------\/ N5 B* |" Y3 T4 Z8 v4 c! _/ m
|1|1|1|1|1|1|1|2|3|4|4|-|
0 O9 C8 v+ H# J) x* e: W \----capacity()-------/2 ?! `4 S4 h7 j/ a
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:  A9 M6 ?% j/ P# \+ G

  |" f2 h  F. S' ^1 G; z7 o& Bv[11] = 5; // undefined behavior - anything can happen.0 R# K1 w# ~8 {/ E$ q, t! \6 |( u$ J
7. 添加元素到 vector 中( R( P- ?1 l# X. g1 K
下列操作添加元素到 vector 中,并可能引起存储分配:/ e& h& A% D1 k

& v+ |, D% w5 K2 l! wvoid push_back( T const& t );
+ j8 O5 i1 x, mvoid insert( iterator pos, T const& t=T() );+ E9 }9 [* w8 S  ]
void insert( iterator pos, size_t n, T const& t );
- I# D) ~9 @0 Y9 n1 |: k0 stemplate<typename Iter>8 [  S8 H4 g3 i* B0 a! e- A. K
    void insert( iterator pos, Iter first, Iter last );7 u  o7 s* c0 f' }7 I2 K! @( i
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。! `3 [5 T$ C# Z# R* C6 m$ E/ q8 `7 k2 X
3 S. U2 G1 X. u6 O: G
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。
6 l, m  _; u" h% {
+ K$ t1 M/ E, k" b& M/ `4 N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。, [# g3 n0 b* h7 }6 y4 [# k3 O
% O" U9 N( k, l' `8 ~. s# G2 v
IntVector v;
1 ^4 j+ H  S* r$ w3 H  ?6 B   . S! Q  R2 f4 c2 m
// add 0, 1, ..., 99 to v:% Q) ^" a) q! k; s: D% _
for( int i = 0; i < 100; ++i )4 `+ W- o4 ]6 F& \$ y" b- X
v.push_back( i );
1 i6 m* G' H# ?& v: S   
. X5 I2 Z- o; G) q// append 9, 8, 7,..., 0 to the end:- f* _5 ]$ i9 A& Q7 q' J
int a[] = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 };8 l. f/ J! ~6 _) {+ o2 A
v.insert( v.end(), a, a + 10 );
' K5 n- ]5 ^% _. _$ |8. 删除元素
/ L% e) I" W8 N: i  X" A- m" d2 t下列成员函数完成元素删除:4 I/ d8 X/ Y* |$ u% C
; f& u0 c) s- V+ K# ]
void erase( iterator );. y' w, g- X+ D# _
void erase( iterator first, iterator last );
6 q" M- _2 d( C: k0 F  Evoid pop_back();+ F4 a$ O8 l' X& b" K2 l
void clear();
0 x2 S. y5 ]: N& q这些函数分别删除一个,一串,最后一个,或全部元素。6 m1 y3 a7 Q* r! F: k' r2 k  Y
6 b& Q4 [9 D3 d
IntVector v;
. G# O  A' ?( L. [6 Yfor( int i = 0; i < 100; ++i )
* M! M+ j9 j& A# U2 {+ I    v.push_back( i );8 _& v6 T+ {: X' c9 i! z+ R
   ( Q" {0 K0 x8 k! R6 E* P
// 删除 50, 51, ..., 89:- k! ?9 C5 O1 R' H$ }/ S& V
v.erase( v.begin() + 50, v.end() - 10 );
3 H" P" m6 w) ]5 O" A: A   
: e" k$ _$ k5 Y& v$ T: S4 E// 删除 49, 48:
6 b" y" N9 X" ^v.pop_back();
9 ?8 P$ ?6 r5 N+ }+ A3 dv.pop_back();- m1 X. i* w# j3 J: o
   
& h2 z! ^7 ?5 K8 |- m// 全部删除:
& e* o% w5 R$ h" n8 F, {' hv.clear();
7 c" c6 k  N1 o* \: k# A% Q注意,删除操作不会引起存储分配,因此 capacity() 不变。$ V% a( O: @0 J. D( F
- v4 b* q5 C* p. u4 a
9. 作为序列访问 vector 中的元素
& v- k% L% J( |& D5 I0 j/ B) @" S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。' n4 H2 o+ O7 x0 s
. ~9 j8 j" l! S) y+ h! H
“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。
; K6 @5 v4 E, _9 K
6 J, _, \$ P4 b8 S8 o- z- @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。# C; i5 M) ]) T5 Z; R
6 Y7 b* \* n% p) @! l0 s: m
vector<> 中定义了以下函数用于获取被控制(管理的)序列(动态数组)的各种叠代子:
4 z" G+ x7 x/ b4 }9 ~9 s# E. u1 g' S& e
iterator begin();
6 r4 Z8 B$ W, g) O  ziterator end();9 p( f# W# F& {6 @. D5 _6 U1 N+ a
const_iterator begin() const;
8 |& F9 }+ |1 V  p# wconst_iterator end() const;; V8 x6 B( p" s- ^" O1 R
reverse_iterator rbegin();1 Z7 H- v1 r  t4 L; y4 ?
reverse_iterator rend();
7 V1 _8 c- j/ Xconst_reverse_iterator rbegin() const;7 Z6 ]4 x+ k6 @7 E
const_reverse_iterator rend() const;1 w) P  D8 d  u
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 B9 ?0 q( X. o+ B9 I& w' p
; n8 j* `+ L2 hint a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };! u" C" ^7 \5 W, r7 ^# c
[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*。
* m% @. y& M/ n
) G" j7 E* _7 H  n- G+ _) C( w[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*。: m4 `/ \% b: l9 ~( l
9 @# g6 v+ i0 B. V
IntVector v( 100, 1 ); // 100 个 1。
9 X6 S2 O1 I0 ?- I4 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 v! {2 {% J9 d6 h- }4 ~  R* V( d: x( \
[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。7 D: r" T+ z6 `$ T  p( t# [. V4 Y6 S6 P
, ~$ ]( b0 n) c  p
[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。
* T, D7 c* p: s* y. y+ ?' L+ W6 _9 L5 ]/ c1 R/ @/ E# W1 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。
8 f- ~: A6 n5 M! L) E3 o1 `
! H: s, i% n) f2 k下图是有十个元素的 vector 的 begin()/end()/rbegin()/end() 的示意:
2 \' D! ?5 p& D# X$ p
4 F. u# J. D7 p; P. ybegin() ----------> end()
; v% V3 W5 D2 c! u  |                   |4 [7 W! R2 V. b6 U' A, T% T
  v                   v
( B2 c; t9 E: i- j( l# X) W |0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|! S! d5 D6 m% T+ f6 @
^                   ^/ A. y3 E. N/ ]7 D# J/ S9 e
|                   |
0 S+ X. e1 {( S, S- O+ l* Brend() <---------- rbegin()8 L$ m! {! D: z
   4 }( x: n2 e# |5 G5 S" G
IntVector v;' E6 O; J  B4 H! k) |5 D
for( int i = 0; i < 10; ++i ); M$ _. m7 ?% B- I  D5 k! U
v.push_back( i );
% X8 k0 S, ^% q# h7 M   - e# ^9 P5 Z7 m8 P7 d: u
// print 0, 1, 2, ..., 9:
8 J! h. l1 E, [8 }) |for( IntVector::iterator i = v.begin(); i != v.end(); ++i )
% s1 l) r0 l! e2 l::std::cout << *i << '\n';
; z1 Z8 P6 Y1 {* O; d   * f- i9 D+ p. v$ o8 f1 U" }
// print 9, 8, ..., 0:2 J' F7 L) t* [) C
for( IntVector::reverse_iterator i = v.rbegin(); i != v.rend(); ++i )+ x# \1 W4 r' q, Z) }  f
::std::cout << *i << '\n';
# N% k# `3 x7 d  T; X& a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:
' R1 E$ @* T0 d+ a
) S% W7 o  r3 Y6 y::std::vector<HANDLE> handles;
' h  N, M  n+ i' \: g/ }- d) N+ Mhandles.push_back( handle1 );
$ |  p1 e& n% shandles.push_back( handle2 );5 E4 U9 t0 s- X& F- J

+ y& b+ l7 _; D3 K; f/ v
' U" [7 N/ w. z* D- x/ r::WaitForMultipleObjects(handles.size(), &handles[0],TRUE, INFINITE);
& ~) R  O8 E0 A  h4 o; p这在与 C 库函数接口时尤其有用。/ ~+ Z$ B5 D# ^! C
! Y- _7 x+ @" }+ c$ `
10. 赋值和交换
& G9 ^/ z' K+ Jvector<> 是可以赋值的,这也是一般的“值”类型必须提供的操作:# z! E4 _! V7 g, r8 H
' m, y2 J0 g; a5 t
IntVector v( 100, 123 );
0 W# n- q1 w& |IntVector v1;/ d! k3 [; r0 R
v1 = v;
' c% H; i# j8 x6 d5 B2 u! mvector 另外还提供了4 S' R& i7 h6 `1 N# j* x0 y

9 |0 s( ]' G9 s4 @9 P% y5 etemplate<typename Iter>2 O% F+ D* E# ?4 ~1 S5 D. P* q
void assign( Iter first, Iter last );
/ u, v: N$ ~. fvoid assign( size_t n, T const& t = T() );5 U, N. C% Z7 h& B$ R" e6 D0 W
用于赋值:, O6 Q3 h$ W9 q* f/ T" p* L, F1 l

( e  ?2 n$ k3 Tint a[] = { 1, 3, 5, 7 };
/ M% a- `+ i3 A# W* X, }v.assign( a, a + 4 ); // v 将包含 1, 3, 5, 7.
4 ^9 R/ n# R# z! I. `7 h: |v.assign( 100 ); // 100 个 0。
4 _+ H! S  O7 u/ Z) U1 N还有一个很重要的操作:: P, V5 U. x) M4 h4 K3 N# {. A
5 e6 k1 u1 |3 M/ O4 D' @
void swap( vector& v ) throw();+ K/ M# [2 A4 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。
( d8 d  f( s1 `) f: r& B3 S, \( {
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:: j6 W8 g$ T) k9 x3 E
! G" W/ h3 n4 t( B) N( Y- N8 e
struct MyVal7 K% ?, B5 h1 r2 [; L& ?2 P6 J: T
{
3 ~/ u+ w! Q* g  // blah blah." g: k/ g, f1 q
  void swap( MyVal& ) throw();3 h& H- t" Y" m( T1 M
};5 _8 ^9 v9 A$ y0 ?* O
   
% N0 R% R: V2 h* Znamespace std {
) A( x& h, G+ Q: j; [( p  template<>; a! [* {4 S3 s# q0 \" D
    void swap( MyVal& a, MyVal& b )
: l0 ?% x4 J. r% c8 N9 s0 Q4 S    { a.swap( b ); }* g7 j! e- L% M; ~& Y
}  @0 z% `" e3 T
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。
, D: b; F9 W! A1 K5 Q8 v- O( B* M& \% p' \" G2 Z
11. 使用 vector 时的存储管理策略
0 J1 q  L7 k" @7 ?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:
6 \0 g% {% t. E
! O9 g! u( j& V: @/ }% x: O5 NIntVector v;& k1 l$ ^* s5 ]( s' ^3 R$ `% |- o
v.reserve( 100 );; E. ]: A" v* ~! |
for( int i = 0; i < 100; ++i )
: |1 K* _2 X  I* o8 q    v.push_back( i );
. {0 B& |8 `/ p0 Z  |& E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:
4 j  d( e' u5 [8 N- ~
/ s# j' U1 {: A: G; cIntVector v;
& e8 q; r% [0 K* T7 q5 Qv.resize( 100 ); // v 已经包含 100 个 0.
- h" |4 Q  u2 S7 o) J' ufor( int i = 0; i < 100; ++i )5 N$ z2 M1 L& ]# X3 b: J! W; C
    v[i] = i; // 可以赋值
( u7 }- n8 f& \0 N: F9 q& Q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:
+ f; P; h1 t4 p4 T
' f  Q  Z& }- }' m4 OIntVector(v).swap( v );
2 k! [( q+ M' p& S# t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
5 X# L' C- @/ ~9 c5 I) z5 ?7 r4 h
# M8 d. R9 Q. l5 a. yIntVector(v.begin(),v.end()).swap(v);
$ a+ |; @; ^0 G+ w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, 2025-11-15 11:38 , Processed in 0.019696 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