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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
. u5 R5 B& F% S- f) S
+ V( ?  _" k# L, @. X( O# i* Y原文出处:http://www.cpphelp.net/issue/vector.html
' B. V$ N1 T9 L
$ I9 @: S3 W/ W* Y+ v* Z' x. w) @& l0 U' j$ f5 T& w2 a% N

) Y# d' O! H# C% A; o! X4 q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。
" Y% }' [" ]/ |" M0 P; |/ {3 v' G  o/ q+ [8 @5 d% r( 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<>。  V0 B# I6 k" U
2 F; s5 a: ~3 F: X; o( h: ?7 d
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。0 P/ O* i0 Z8 h6 t4 D
7 X0 c0 X  i0 |: P) F6 m( e
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。
2 i9 N5 Q2 P0 G. V- D- b7 p+ N0 n+ ~  t3 ?( h, {; @2 ?
不熟悉 CArray<>/WIN32 也没关系,这里提到它们的地方并不太多。
/ _4 x' s* Z- o( g4 d) E( o7 n0 Q! ~
1. CArray<> VS ::std::vector<> ?
! D6 Z5 t1 [# S7 c$ _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' m. O/ v$ [2 u) R1 C- f
% y% L' |% B; {  B) Q4 W
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。* F* @- _9 o4 a/ M
7 `: L1 A' B/ h( Y
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)。
! n; u: Y  ?; G! D5 {% J' g3 V  L  i1 d2 Y3 N! ~, `- J
概括起来,CArray<> 与 ::std::vector<> 有以下不同:( t% Z. z9 T0 m
* r# D7 R2 l) e+ _& B! a5 _# j' d; Q
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。
/ a+ \5 N+ O" ?6 d  T) i/ v4 r. y1 `' T9 V$ I+ J8 \% Z4 n3 o
2) CArray<> 不是一个恰当的值类型,例如下列操作都是不合法的:! ]; Z/ c0 M- t

' ?/ w* V8 p" o9 R: L' E* {4 wCArray<int,int> a;( ~7 {' J; x( y" K
CArray<int,int> b(a);  // error, must use Copy().9 q6 n5 D3 ?0 A" ^; Z' o- ]
b = a;        // error, must use Copy().
( V% W  F7 S, c( S# y. ]" @+ qb == a;       // error, you must write your own.
0 G8 X2 P6 e, |, B" Yb < a;        // error, you must write your own.% _' a  `7 p1 D
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。0 q# i" }  [3 h( y2 X) M) i

0 L8 n8 ^9 G. J5 _6 @+ n1 u此外,由于涉及到四个特殊成员函数;4 e$ @, A1 o6 K4 |
. C5 V2 q. C4 p( ^, K# u# s) P
T(); // 缺省构造函数(default constructor)
: _: x9 R( ^3 s~T(); // 解构函数(destructor): G! t, |1 n0 R& r1 Z+ u( n: ?
T( T const& ); // 拷贝构造函数7 V4 S* f8 Z7 T6 p
T& operator=( T const& ); // 拷贝赋值函数1 P/ e' @# r' d# B+ `
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:, V2 L2 Z/ }) d% K. f
) X* ?  \% B, B
struct T5 F( E- @8 v" f
{
& W+ c4 u! B; c/ ?& s( D   T() {}% k+ b+ Y7 T% n. F8 s1 e" c7 ~2 Q
   T( T const& t )& I) L6 T* L' @- d1 ?
   {
! Y$ j; S9 l# X) S5 Z' s       a_.Copy( t.a_ );7 _6 v8 g/ U: p3 ~$ ?# G/ ^2 e# Q
       i_ = t.i_;
: P, X. g& Y2 A2 ^7 g# \       d_ = t.d_;) k5 A$ d6 E1 M" ^
       s_ = t.s_;+ ?; X* g2 k5 h$ [9 N' T6 T" d9 k
   }
/ h9 [4 {3 `& g5 @6 \: P( |7 c  E+ R) u   T& operator = ( T const& t )9 d7 J: W1 @: L$ L, g8 \/ c9 h- h7 }6 r7 ]
   {/ m# V, G* O, n- o( l5 h
       if( this != &t )2 k9 ], A# \4 B9 _5 v% Q9 R
       {
' ~! @" a0 w' r$ [           a_.Copy( t.a_ );
$ L4 w3 b9 L  _5 t# h8 ~/ f- @0 ]6 K) e           i_ = t.i_;
0 Y# A" w5 c: R) Q           d_ = t.d_;
9 I) W$ `9 }( a# A2 M0 H7 K           s_ = t.s_;
' p3 {, x9 S, r6 B' u0 H  }       }
' J+ H8 p8 e( Q       return *this;" Y; I  C& P/ p3 v1 L+ m$ @
   }
8 F7 G9 c3 Z7 ?; Mprivate:( U  Y" b# y1 K, v
   CArray<int,int> a_;
$ H3 _5 Q, }% I5 N8 z  T1 e   int i_;
: U8 I3 w( K1 D0 ]3 D: I   double d_;+ c0 F& Q* D/ I4 m( v
   ::std::string s_;) F* g8 p: v/ P% Z" ^
};: z. c# a' p$ @5 a
如果使用 ::std::vector<>:
/ q) q, x, b1 i6 e# e8 Y- k! C+ G& q( O8 V5 V
struct T
( Y# Y" N9 z# H{: z$ E1 e& _$ z2 D
private:/ O0 S$ D$ ~' a* x3 a0 n; ]* w
   ::std::vector<int> a_;
" X- a- h% d0 U4 O' @/ o3 x- @" F* K   int i_;% \3 T* j) ^1 v7 K, ]+ i' B+ x
   double d_;
! K1 \5 w5 {6 {; t1 @   ::std::string s_;& N2 Q; i6 h6 F: F
};
0 o# i- _& \$ q0 F9 i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& Y, V1 \/ X8 X) {8 [
T(T const&) 和 operator=() 中去相应地增减。) ^7 {2 W3 \* a
! q+ l; U3 j  Q+ g; |. O5 i6 l- S% 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 r4 C0 z( G; F5 o2 f4 v6 E4 H::std::vector<> 上运行。例如:
+ b5 r$ ?2 V: S" ?, Y9 X; V. x. ?1 A# |
static int const init_vals[] = { 3, 1, 4, 1, 6, 9 };
( {- w) @% P) bvector<int> a( init_vals, init_vals + 6 );( V! k" ]/ c0 l) t
*find( a.begin(), a.end(), 6 ) = 5;    // 把6改成5
+ r7 v, R, P4 L; c% v( Gsort( a.begin(), a.end() );    // 排序。# E- U/ a/ a% w( E+ U: E1 |* ~
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?1 _5 s( ^1 ~4 U" h- W3 F- L

1 [7 T2 e4 q5 U: x& l" i! yCByteArray等的问题与 CArray<> 的问题一样,甚至更多(例如,CPtrArray,永远不要用)。
; P) Y7 T6 w3 J$ j6 v8 I& C3 E; ~7 r  n  E& N( m
同样,其他的 MFC container 模板,象 CMap<>, CList<> 等,都有类似问题,都应该用: x4 [$ h8 s' c0 m4 @
::std::map<>,::std::list<> 等设计更好的东西代替。- W/ F9 _) n) N

# e* E4 i1 Q% R1 P2. ::std::vector<> 在哪里?
, Y9 q, ~" S8 f; b6 S, W::std::vector<> 在头文件 <vector> 中定义:
9 S/ J; t. |% W
6 F& t! D% P; j7 j* X(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>。)
: b# C% O) C+ E( h; l/ Q# a, u" D8 C. C$ R8 h' K
namespace std
, E# y4 P8 {" B+ |$ R/ b9 Q( t{
- j3 C% I" t, v    template<typename T, typename A = allocator<T> >
" X; B. A: n1 U- d, K/ Y8 d9 Q    struct vector
7 {; ~$ s6 }. P( z- R    {
( K: U* |3 t- r2 v6 t        // 具体内容稍后讨论
4 B  H# [5 n" J' T/ x    };1 z: W2 ?6 [" n! u
% O8 l  D6 f3 C0 U8 Q2 C1 D/ q; t
9 k- ]2 k4 f2 a+ Z; Z% _
    template<typename T, typename A>) O8 u) i# l; r& Q* y1 m6 f
        bool operator == ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );. V9 u; e0 c  b1 o& d9 ^
    template<typename T, typename A>9 f4 Y: M* X' O
        bool operator != ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
9 ?$ u8 M( Y% L# `    template<typename T, typename A>( ]4 k. K! a3 M
        bool operator < ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );4 T) B( M- t: u+ V% D
    template<typename T, typename A>
! C( p$ b+ {" P- G  _        bool operator >= ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
* |" V5 e+ o5 W: |7 \& _1 I/ K    template<typename T, typename A>, X3 r5 O0 D3 {/ R, N7 J
        bool operator > ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
) ]( e- z9 r% E    template<typename T, typename A>
. z2 q$ i$ b- y. q5 n) `# b2 _        bool operator >= ( vector<T,A> const& a, vector<T,A> const&    b );
# c( v$ p# }0 C4 B1 a$ p! r7 Y}
: X8 I7 p7 ?9 n5 P% ~1 ?% Ivector<> 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:, M5 E; Y  ^5 M! R* z% i) n$ U+ F

7 n* p7 w& O+ c5 h4 b3 W; p2 `+ c#include <vector>
; F* g2 K9 Y1 R! W& x8 m+ c1 Ktypedef ::std::vector<int> IntVector;$ G, A" F! `7 R9 U& E: S# U
IntVector a;
% T& X  W8 v& ]$ h* ^$ t3 R8 H& [IntVector b( a );8 o# N' \5 j* V  j$ C! G
IntVector c;8 Z$ ^/ A# g# @; O
c = b;
- [6 S" t- U1 P. A+ aassert( a == c );
: k- _2 v# ]/ V3 n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<()。3 F' M+ c# D1 k' `* i

- \, ]* f: m& ?6 m0 ?6 Z/ U: d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。5 f5 E- \4 R% }1 }8 [- d
5 d) t) g/ d3 p8 Y- j- s
3. ::std::vector<> 中的类型定义5 d% [- z/ C4 V& }9 [% r
vector<> 中定义了一些类型,下面只列出常用的:: T( U# R" p, w* H- _# G  x% J

3 V5 M! M) g! w( jtypedef T value_type;- ?/ ^' q& h& n7 b9 l4 q
typedef T0 iterator;7 R  [1 }4 R. m
typedef T1 const_iterator;
8 Y3 Y$ X7 `( s2 S: rtypedef T2 reverse_iterator;) n8 _# V& ~( ~. ^1 i) g! e
typedef T3 const_reverse_iterator;
* g3 l* O2 u% Z# Y5 |2 T6 j  h& z& 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。
* A1 i6 d' F& i( R
* l9 p% s/ z: ^8 E& Citerator/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:( j6 Y! Z# N; I# j
. d' T% f, I/ G! Z
typedef ::std::vector<int> IntVector;
) y; H6 u) r* v8 T  qIntVector::iterator iter;
7 c. V: t6 }/ p9 `IntVector::const_iterator c_iter;( \) ~+ k9 V9 |! W8 }
// ...4 s9 I1 J2 c( O; Z/ v
++iter; iter++; // ok: increment, post-increment.
( Q6 @* {0 N- x  M--iter; iter--; // ok: decrement, post-decrement.
- A3 l7 A9 B- B2 f++c_iter; c_iter++; // ok: increment, post-increment.2 I$ g# b7 |" @3 H+ s' ?. J  ~6 u
--c_iter; c_iter--; // ok: decrement, post-decrement.! j$ K7 F3 D% ~7 b, u  M; m
*iter = 123; // ok.5 Y$ S8 X- }7 a, C( P; N) i
int k = *iter; // ok.
6 X8 G* \( B7 e9 F+ U/ \k = *--c_iter; // ok.1 M( w4 W- u# |& G+ w2 O- h# U
*c_iter = k; // error.
. |" N# w) R  x( N* Xc_iter = iter; // ok: iterator is convertible to const_iterator.
( w7 u1 r% ]2 g8 W& R5 J& t" Biter = c_iter; // error: can't convert const_iterator to iterator.
( g; B% V# |3 v: o在使用上 iterator/const_iterator 和 T*/T const* 基本相同,事实上有些vector<> 的实现里就是用 T*/T const* 实现 iterator/const_iterator 的,但又不可以把 iterator/const_iterator 当作真正的 T*/T const*:
+ Y' \) R. x4 O  ~
) v$ l5 k" O+ J  lT* p = iter; // may fail to compile.
. {9 q  E* B6 v" \% A  e4 T7 u. l- vT const* q = c_iter; // may fail to compile." k) Q8 q( r) e5 C! x8 n3 H1 H+ z& T& n
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。# T% ?# t4 [1 S
7 i* ~8 Y0 h( `/ x, }) X" @3 p
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。
8 \8 T1 r+ m) J7 O8 r, k' \6 p0 B* G# s% Z. z' ~
4. ::std::vector<> 的构造
2 f& K! U% E- t7 ?vector<> 提供了以下构造函数:(忽略 allocator 参数)7 i2 m! F) }) N5 Z/ Z3 f9 ^* r* L
/ e1 v/ g9 K3 h% m  s3 q4 g7 R
vector();
5 w" R2 J6 z& `, @" @) Avector( size_t n, T const t=T() );) _: h9 f7 f+ i2 Y% q
vector( vector const & );
5 o) J: r1 T( o  R6 Rvector( const_iterator first, const_iterator last );3 v1 \2 n; ^( ^8 x/ C, r) O( v
1) vector();: }' P! H' h8 R4 u- U- v! h/ d9 y# r
9 s' U' I$ A, x$ ?" d8 c, C" x
构造一个空的 vector,不包含任何元素。- K! t0 |9 J! g, F% s9 {+ [* o

1 B8 R$ r) p  L& HIntVector v1; // 空的整数向量。
6 q% H- Z& x0 o1 x5 N6 f9 B) b2) vector( size_t n, T const t=T() );
+ U' U" k( q  \  T
1 i9 z( k: e, k. O$ 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:0 x* Z' [" s* H: |' s4 s0 U1 P

0 `" ~  }/ I8 l6 tIntVector v2( 100, 1234 ); // 100 个 1234.& H- M. v0 C0 Z) ~* N; U
IntVector v3( 100 ); // 100 个 0。
. P/ c! {6 L6 M6 v, i$ W3) vector( vector const& other );0 U9 Y, P9 ^! V

- n. j: W1 v: w4 W! _复制构造函数,复制 other 中的内容:# ^: Q  R! c; R8 \

0 s* J- N- B! D2 V9 j& j  o8 s6 TIntVector v4( v2 ); // 100 个 1234。5 ^0 |0 ^% u% y
4) vector( const_iterator first, const_iterator last );
6 q9 j& G- F3 i7 R! a: n
. A% _9 U) S. e: o  X& O$ k$ L事实上,这个构造函数应该为
' @1 U8 ]; B( W
, M8 U9 l: u4 _. @& p5 E3 ptemplate<typename Iter>
" j: c6 B" J+ T- e  X7 d    vector( Iter first, Iter last );
) E: D, x! S/ z& ?# W3 o4 t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:# d* X/ i6 Y) u5 u* U" a3 G( f: h
& G  C# [- h1 j3 _% X$ F5 n! {" \
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
  f2 S  v8 P8 h5 F! v: U4 ]8 FIntVector v5( a, a + 5 ); // {1,2,3,4,5}
$ u4 ~! \& u6 X" H* X1 |- aIntVector v6( v5.begin() + 2, v5.end() ); // {3,4,5}) O2 M$ I* Q6 ]. d) s
5. 访问 vector<> 中的元素
2 o; _2 W. ^3 ?0 b6 \0 p  ?5 ^2 ?% r# Z以下成员函数/运算符用于访问 vector 中的一个元素:! B* V4 o) I! ]$ u' q

/ j7 u* z$ a2 d. w- y9 OT& at( size_t n );9 J$ s2 l  Q) A0 {7 O: R2 k( |8 D( i
T const& at( size_t n ) const;/ y! P9 J0 T' ^% x' i2 f" b( [2 j
T& operator [] ( size_t n );. p- X* t0 o) t: e( g1 r+ l
T const& operator [] ( size_t n ) const;7 I% f. `8 D8 T/ f4 }
T& front();+ }8 j8 ]: A/ v
T const& front() const;
! M9 z9 Q9 J9 H6 g1 c$ MT& back();
) i+ J9 V4 z$ q& C3 R4 jT const& back() const;& e8 \3 i6 I0 L3 [) a4 i! f7 a7 G
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。8 r9 o* M6 D1 x. e' V: `

8 N  i( D) C  z  U) \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。4 R4 b4 k% R3 M7 z# T

/ c" y. k5 A9 r1 y* \5 j, Xfront() 返回下标为 0 的元素的引用,back() 返回最后一个元素的引用。
9 o1 n  I. D: b# G  n' O
, I( s2 r& `$ |# \$ x* a; Pint a[] = { 4, 1, 4, 1, 5, 8 };
: c& h$ R) e# X# |& LIntVector v( a, a + 6 );
# t. \* b: [# W! k' m' S7 o// 使用 front(), back():7 u9 L* Y( j) ]# i8 C; e
v.front() = 3;
5 q2 v6 x0 x( }' ~* z" P8 [v.back() = 9;
* Q' v2 S1 y6 u: n1 S// 使用 operator [] ():& f+ {- {5 M3 X, E/ J3 [) L
for( size_t i = 0; i < v.size(); ++i )
$ U( l. Q$ q' ?" D* y4 X::std::cout << v[i] << '\n';3 P  ]/ G/ W, [4 g% U
6. ::std::vector<> 的存储管理- y$ {  J7 N9 p2 |7 Z2 X  {- b7 A1 v
以下成员函数用于存储管理:
8 Z* b1 V0 k8 b/ h, H! E6 ?( K( a$ q' t( {/ T- N
void reserve( size_t n );
4 ]/ \3 z( @& N# }size_t capacity() const;
; ]: Q* O  W' wvoid resize( size_t n, T t=T() );
- W$ S- P  I+ G! m+ y2 ^* Ovoid clear();
, P! u" {1 L4 O; psize_t size() const;/ z; `+ g, {) T) L7 Z
bool empty() const { return size() == 0; }, W9 w7 U$ s6 I0 o. t. ^
size_t max_size() const;
7 Z% y1 f  j. W# ^- G2 U
- `4 I; W6 r0 o8 F! R, k( L另外,push_back(), insert() 等也涉及到存储管理,后面另行介绍。5 v; n' P5 I7 I9 V8 F+ y1 C! z5 v7 c

& J( j% S1 }% v$ T; e* N5 Q1) max_size()7 k# x  w) Q/ r) X" ^+ |

( L) j0 z1 h& k( {6 Y8 Y2 M6 Z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。
; l1 ]* b" f$ r0 F  c2 t4 H) k6 B* Y. H: H- Y
2) size()/ j& W( ~* C: a3 c6 K4 @" {
: H! m" {5 u8 U
返回 vector<T> 中实际装的 T 的个数。相当于 CArray<>::GetSize()。
" i5 E+ E8 C# ]& i9 d. \8 ]
1 N) K( A0 Q! u3) empty()/ Z9 p, F4 W% U+ Y" @6 @" |3 E
7 j2 |3 ]% v3 R5 a8 d& L
如果 vector<T> 中没有任何 T 对象,返回 true。也就是返回 size() == 0。: h+ b! M$ q; u, b4 {

' ?% u3 O3 _5 w% O3 M3 Y4) clear();
7 ^/ {" D6 g6 Y! y8 r5 ?* j* {7 _4 f5 k3 ]
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()。, C; |$ E) B$ c0 ]* l8 o
6 e4 n$ D, s& m" u: h& w* P) d
5) resize( size_t n, T t = T() );
% w  t, H+ V0 q  P8 Z% y3 M! l! C/ t0 P: {- T( ~9 O/ d  t6 N4 @
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3 W1 A7 }. g! T2 l
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。
" g3 ]( y' |8 U! @* {( @& V& m& x0 G. N& J( ?& o8 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。
  u7 Y, P& Q0 [
6 F, z! w- M: J6) reserve( size_t n );7 u6 F9 A* i; m- T! F$ x$ _& V
% n9 t/ O) h, g; p9 K7 X( e- ^
事先分配至少可以保存 n 个 T 对象的空间。调用后 (capacity() >= n)成立。
2 J; S! N# c: K8 N0 K; [
: Y* `* E6 Q+ @0 g: d- i7) capacity();
8 G( o" Y: A0 l6 n" _2 M2 W$ ]+ ~& d! @
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。1 ]. r3 g1 p5 [0 v

. ]" ~3 R& l' ~: T8 B' ^vector 管理的动态存储空间是连续的。执行操作
; T6 a( o& T& X0 C+ `1 |/ A# T9 e! M( E" i8 e
IntVector v(7, 1); // seven ones.
/ J6 b* |% J; R" H2 f7 Dv.reserve( 12 );* h9 c1 a5 q+ {+ g: ]
后,v 的状态可以用下图表示:
; n9 \/ z6 l! V8 q
2 x) ]( p+ ]. c# y7 Z /--size()---\
' I, [9 N0 ], F  N2 G' b5 N# y; c8 M|1|1|1|1|1|1|1|-|-|-|-|-|
0 T8 N2 S% l. o/ m+ w4 H- t) R \--capacity()---------/+ Y9 ?! T. W$ s6 ]
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
% h2 V9 d; O& h0 F
( L0 p. C7 o' t1 w  {# ]- J2 g$ F& Tv.push_back( 2 );
0 |4 J$ F" i1 m. L9 a+ r# t% {. wv.push_back( 3 );  K  _. S8 Y2 Q
后,v 的状态可用下图表示:' p# P/ i) o' p$ R

% w- p0 d! V6 l% z; Z  Q! w /----size()-----\  y' o) ]# v4 g7 a
|1|1|1|1|1|1|1|2|3|-|-|-|
& `2 K/ I! O+ ]5 t6 ^4 K: ?! w \----capacity()-------/
& u! o7 O1 _# m0 Y执行 resize( 11, 4 ); 后:/ w; B/ C  u* K8 g# e

" |( i9 ~# D( ^: j /----size()---------\( _# z6 A' v/ A' q9 J& P: f
|1|1|1|1|1|1|1|2|3|4|4|-|
% w. a8 x# `, e) z  D \----capacity()-------/
" K; [, F, N, X% o& n. G0 M# lcapacity() >= 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:2 [! N6 G& f& u- u; F1 Q2 D& d
' t+ _' {1 l" l' \$ Y2 q( [
v[11] = 5; // undefined behavior - anything can happen.
- ?1 Q- ?, @  V% L7. 添加元素到 vector 中
) s! ^  d0 ^1 V9 E1 h2 o8 F) E4 q下列操作添加元素到 vector 中,并可能引起存储分配:
  U$ l4 R8 m7 A$ b& D, V8 S- r; b9 q9 j1 M9 U8 R4 t
void push_back( T const& t );# \7 R2 }) M& M) V
void insert( iterator pos, T const& t=T() );" V" ?& ?" ?) m$ n# _2 p0 c' e
void insert( iterator pos, size_t n, T const& t );
& g. G/ @1 C8 P/ R' Utemplate<typename Iter>, A# m6 B' w8 Z+ S6 `3 w0 I
    void insert( iterator pos, Iter first, Iter last );
. U$ n* T. |4 G" q- j+ \5 _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。
. d7 G0 W: \% j6 o+ ~" M4 b& g/ k9 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。
, Z: _! J, ~( U1 f, P6 B
8 b5 ?/ U$ y  {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。
! z* J8 x! {2 a$ f- a) n
; Q2 k& y( T% |% [# z. pIntVector v;
3 g9 \: _+ X6 h% ~' U   
5 a2 _% }0 d1 N// add 0, 1, ..., 99 to v:; B, C6 f9 h: I0 J  L; y* m
for( int i = 0; i < 100; ++i )( Q2 R* h) m; t4 s& D- B+ }% ~
v.push_back( i );+ c" f/ K8 x1 c3 o5 l
   : a4 _6 p2 c/ S, Z7 n
// append 9, 8, 7,..., 0 to the end:+ N! o6 q( z: U; O0 e0 z) @
int a[] = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 };
, W$ a9 ~9 m/ g: v2 C& K! J$ ^! Tv.insert( v.end(), a, a + 10 );
. ]0 r, w5 D) o: R7 p8. 删除元素. v9 k: b/ H: p
下列成员函数完成元素删除:
+ _  G6 q+ d" E! v& I# G" P+ Y4 z, \- n9 r: ?6 U
void erase( iterator );
5 f. w0 y& N% V* `3 S% [, O0 @void erase( iterator first, iterator last );( L: f4 F! r) `* h
void pop_back();
$ ^0 r. W: U. U( c6 Tvoid clear();
# R, t1 j! o* y  U( M% E这些函数分别删除一个,一串,最后一个,或全部元素。0 [# _+ x# d3 _- Z: ^# B
  w, z; v  @% L, X' q5 W
IntVector v;
' {; S& Z& o) ~2 `1 pfor( int i = 0; i < 100; ++i )1 _; w3 r% y2 A) P8 H9 h9 Y
    v.push_back( i );8 h9 V# t1 K& P
   / w- l& e) j3 |# l7 x* k* ?! A
// 删除 50, 51, ..., 89:: p, A7 X9 ?( B$ m# L
v.erase( v.begin() + 50, v.end() - 10 );
! A; m; A! ~+ g7 a$ C1 g. S, \   
) D7 ^( V3 X, n/ \1 G// 删除 49, 48:8 l. n7 `# U  d9 A
v.pop_back();9 f% m. {  c8 W2 T% O) f: i
v.pop_back();6 h. y; b) f9 x9 B) L
   
' f  W' Q* k6 r- ?( v- x// 全部删除:6 s5 r3 n# u! ]4 c0 O- p
v.clear();& n  d, X7 f: a; ~# Y! c
注意,删除操作不会引起存储分配,因此 capacity() 不变。) a: _- _  D+ H8 W$ r- D# H4 a" C

; i: @( b' U% _7 d9. 作为序列访问 vector 中的元素8 W/ w4 _% a+ B+ y8 u) s+ L4 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。9 D7 q7 K. G% b/ ^$ E

7 ]4 V; W! E+ L  k) r) 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。, |8 n" a1 ~& D+ N0 Y+ V: w

' }& e5 v1 b! [5 I! V% X' o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。, l6 q0 E" n' u) M

3 A- |' r) D7 e9 T4 Y8 Tvector<> 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:
. ~& o; x. z5 b% x$ z7 Y9 w8 P$ y+ u9 a4 }' r- m5 c
iterator begin();
7 m0 R% C( u- a, a. Y( Uiterator end();
0 a! b5 \6 \9 \' }& l0 [1 Vconst_iterator begin() const;
+ U4 v/ T# j6 A6 X$ Econst_iterator end() const;
; `% \* y8 f% r9 h" rreverse_iterator rbegin();/ L' L4 e( t0 B$ _; b& Q( o
reverse_iterator rend();
/ Q% W. c5 F& Y7 G( a$ v+ Uconst_reverse_iterator rbegin() const;
; J/ U5 o7 e3 ^# ]const_reverse_iterator rend() const;6 F+ g. M2 e: ?4 O: |- o
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/ X$ X: C: Q2 O! M* X. y
6 ?% ]4 C( K* D8 J6 m
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };) z( z' M9 H/ o% b* o
[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*。
4 X, m5 z0 E7 x: w' g; r3 T
- v, t* u/ F& n  N/ y6 h4 o- @[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*。
: A* m- O0 F! i
% O( c1 R1 y* X3 g1 Z( q9 YIntVector v( 100, 1 ); // 100 个 1。" |7 ^9 ]0 e! L% [
[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。
4 F, w5 T5 v( n+ @: k# @0 D
5 S8 E- `/ C3 N) ?[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。% o* ^4 k# q7 z6 [' w) _# X" ?
: E( ~5 F- }! s; @7 i
[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 j" u0 b' {8 R. r* i. \7 k0 a3 l  h3 {9 l* y7 a0 P
[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。+ E: l2 h( K5 W
) ?& g8 R$ }4 m# q) q
下图是有十个元素的 vector 的 begin()/end()/rbegin()/end() 的示意:
! D. A" F$ ^+ b/ z3 u4 s8 a. C' D- L5 @. v+ g; \4 m+ b7 v
begin() ----------> end()& h$ M, @( l5 ~& C! l
  |                   |
$ l0 x2 x0 w6 R3 V  v                   v8 L, ]0 c% V- p5 W5 [4 C# R' D
|0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|+ S1 Q+ Z& e' [" F9 t
^                   ^
/ b% p8 F! H9 @1 x% `0 q/ k|                   |
4 S" f% J* H0 c7 frend() <---------- rbegin()
+ g/ _$ L) P' z- A: N. {   ( ?  }' M0 X9 ], C9 @3 X4 R* X( K. d
IntVector v;
, l# ~! i+ J  U* _- X& i9 ]" Z+ Pfor( int i = 0; i < 10; ++i )
+ N  q% W  c: {' c3 o" {v.push_back( i );( \5 I; A% j6 |. S+ S% W/ ?
   
7 f1 b8 i, y* o: [3 a// print 0, 1, 2, ..., 9:
7 q  w+ k6 Y  C  i. U& [, h9 Hfor( IntVector::iterator i = v.begin(); i != v.end(); ++i )
( R, L" \5 F6 H! r, v- ?::std::cout << *i << '\n';) {: f2 ~& N- v
   5 K' ?8 C- W  y3 M
// print 9, 8, ..., 0:$ T* ^- M6 l  J4 k. K
for( IntVector::reverse_iterator i = v.rbegin(); i != v.rend(); ++i )
* q6 O# F1 E( f- n::std::cout << *i << '\n';
% M0 e: w+ U, B3 p) H  z, t3 P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:
9 @2 V: U% d8 r" ]8 H3 r
1 A% h1 X, |2 l::std::vector<HANDLE> handles;- n5 q/ O4 g; l4 ~
handles.push_back( handle1 );
7 ^4 f( l! y7 O  u2 x7 nhandles.push_back( handle2 );
" c6 y# n, K8 p6 [8 i4 A! v: {% I0 O% u

9 Z/ G2 _1 e) j' e::WaitForMultipleObjects(handles.size(), &handles[0],TRUE, INFINITE);( r$ ?# \" F1 V' H
这在与 C 库函数接口时尤其有用。
9 U- I: p+ T) Y  ^0 J; K8 c# K0 N7 _+ ?; S* E! n
10. 赋值和交换
' y- g1 V* Y: j4 d& t6 fvector<> 是可以赋值的,这也是一般的“值”类型必须提供的操作:7 o& \( D( B0 ~9 C5 ^( u. n

/ v( g9 x; U" z4 [1 f; ^( f& JIntVector v( 100, 123 );- `0 t1 B7 ]8 J. k, L( q; U
IntVector v1;
! z) [2 ^! }+ Y, d5 b5 qv1 = v;  e/ X% O0 i; R! ]: u% d
vector 另外还提供了2 h/ C9 u- m; v
$ H! e; h2 Y% u4 J) X! g- J7 D/ `
template<typename Iter>
+ S4 _* G( G1 f' O& x" U  a( ?void assign( Iter first, Iter last );
4 @  J7 n) U9 W. `& A% Qvoid assign( size_t n, T const& t = T() );/ o' {: O7 o' y8 T% O) }
用于赋值:5 K+ @+ r* ^0 P/ Q) L

  a' t! _  T. K0 I1 Y# Q) [int a[] = { 1, 3, 5, 7 };
; g! E4 d  o8 [9 pv.assign( a, a + 4 ); // v 将包含 1, 3, 5, 7.
. I3 M( I0 M) P1 J  L  [# Mv.assign( 100 ); // 100 个 0。
. H0 |& Z! f) s) G* [还有一个很重要的操作:- D, q0 x9 C2 M$ e
  i, v8 ]- D, O/ C
void swap( vector& v ) throw();
; T/ I( n& O6 Z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。
# t+ T* ^. w3 A% A! V- f5 K1 \0 }: d. m' {
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:
& H/ [9 w- R' r# u9 j# w5 n
; R! H1 w% {3 m5 z7 d! A9 B( E6 ustruct MyVal
0 ^2 ^# u5 k6 v/ f2 S! g{
& M0 i1 T2 d: M4 P- E* o  // blah blah.
) \& F8 t( Q6 S8 B; g( `% G  void swap( MyVal& ) throw();) Q2 r" G4 K" M2 y- ?, @# B" s2 d
};
6 m/ K. M! D3 z: `* _( ~   ) }, _8 ~: _0 f1 }9 T
namespace std {
; O7 X! U# O1 d$ k; V5 g; q  N  template<>- N% I# E& f! l4 p) P  K
    void swap( MyVal& a, MyVal& b ), P* C3 |: u  q& S* P
    { a.swap( b ); }4 i! ]& ?4 \" D( g  {$ J' v3 ?& ~
}% K  [1 v+ n6 n/ `7 j
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。
/ f# S3 l( A  @4 d$ o3 p7 {. F+ b8 S$ a1 z
11. 使用 vector 时的存储管理策略; ]& J# Y  h) S- ~( h- n
从前面的介绍中可以看到,vector 的自动存储分配是指数式的增加存储空间,而且永不缩小已经分配的空间。这在大多数情况下是合适的。 如果应用程序事先知道要用到的元素个数,可以先调用 reserve() 来保留(分配)空间,这样可以避免以后增加元素时不必要的重新分配和元素拷贝:
. G' W, q3 ~, {$ m! Z( L& v# O
4 u" {8 S- a+ j" l0 T5 aIntVector v;
" O- A; U( T8 M$ Z/ r2 n6 @1 |2 {v.reserve( 100 );
: {# r5 s) g0 \1 }: v- I- T' z+ Ffor( int i = 0; i < 100; ++i )
0 Y9 D) m  d3 e! ]  n1 N) p5 f, I    v.push_back( i );7 Q: a% a9 r3 |: K
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:% T5 n: q: ]; L( e/ X

% J; g0 l% H% ^) UIntVector v;
. L9 G; b% I- E( w/ e* w; {v.resize( 100 ); // v 已经包含 100 个 0.5 m9 y1 b0 S$ W" v0 M; ?5 |0 l
for( int i = 0; i < 100; ++i ): k7 o) {0 L) j* z1 ^9 A
    v[i] = i; // 可以赋值
: P/ Y; K- y5 ^) g, k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:8 K4 E: p! L0 C

% |: h0 d8 Y9 tIntVector(v).swap( v );
/ b+ S7 d  M* U3 `9 q, z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
- F& ~- l. q/ L/ g1 l( i) [; ^4 A! w: `
IntVector(v.begin(),v.end()).swap(v);
9 ]% S! t7 o6 M3 N. b' p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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