std::vector 动态数组

在 C++中，std::vector是一个非常常用的容器，它实现了动态数组的功能。

一、主要特点

1. 动态大小：可以根据需要自动增长或收缩大小。这使得在运行时可以方便地添加或删除元素，而无需担心数组大小的限制。

2. 高效的随机访问：支持随机访问迭代器，可以在常量时间内访问任意元素。这使得std::vector在需要频繁随机访问元素的场景下非常高效。

3. 内存管理：自动管理内存，当元素数量增加时，会自动分配更多的内存空间。当元素数量减少时，可能会释放一些不必要的内存以节省空间。

4. 丰富的成员函数：提供了许多方便的成员函数，如push_back（在末尾添加元素）、pop_back（删除末尾元素）、size（获取元素数量）、resize（调整容器大小）等。

二、基本用法

1. 定义和初始化：

   std::vector<int> vec1; // 空向量
   std::vector<int> vec2 = {1, 2, 3, 4, 5}; // 初始化列表
   std::vector<int> vec3(10, 5); // 10 个值为 5 的元素

2. 添加元素：

   vec1.push_back(6); 、
   vec1.push_back(7);

3. 访问元素：

   int firstElement = vec2[0];
   int secondElement = vec2.at(1);

4. 遍历：

   // 使用迭代器
   for (auto it = vec3.begin(); it!= vec3.end(); ++it) {
       std::cout << *it << " ";
   }
   
   // 使用范围 for 循环
   for (int element : vec2) {
       std::cout << element << " ";
   }

5. 获取大小：

   std::size_t size = vec1.size();

6. 调整大小：

   vec1.resize(8); // 将向量大小调整为 8

三、与其他容器的转换

1. 转换为 C 风格数组：

   int* arr = vec2.data();

四、属性和方法：

一、属性

1. 动态大小：可以根据需要自动增长或收缩大小。

2. 连续存储：元素在内存中连续存储，提供高效的随机访问。

3. 类型安全：明确指定存储的元素类型。

二、方法

1. 构造函数：

   • vector()：默认构造函数，创建一个空的vector。

   • vector( size_type count, const T& value = T() )：创建一个包含count个相同元素的vector。

   • vector( const vector& other )：复制构造函数，从另一个vector创建新的vector。

   • vector( vector&& other )：移动构造函数，从另一个vector移动创建新的vector。

   • vector( InputIt first, InputIt last )：使用一对迭代器指定的范围创建vector。

2. 元素访问：

   • operator[]( size_type pos )：返回指定位置的元素引用，不进行边界检查，速度较快但不安全。

   • at( size_type pos )：返回指定位置的元素引用，进行边界检查，如果访问越界会抛出异常。

   • front()：返回第一个元素的引用。

   • back()：返回最后一个元素的引用。

   • data()：返回指向容器中第一个元素的指针，可以用于与 C 风格的函数交互。

3. 容量相关：

   • size()：返回容器中当前的元素个数。

   • max_size()：返回容器能容纳的最大元素个数。

   • capacity()：返回容器当前分配的存储容量。

   • empty()：判断容器是否为空。

   • reserve( size_type new_cap )：预分配足够的内存，使容器至少能容纳new_cap个元素。

   • shrink_to_fit()：请求减少容器的容量以适应其当前大小。

4. 修改器：

   • push_back( const T& value )：在容器末尾添加一个元素。

   • pop_back()：删除容器末尾的元素。

   • insert( iterator pos, const T& value )：在指定位置插入一个元素。

   • erase( iterator pos )：删除指定位置的元素。

   • erase( iterator first, iterator last )：删除指定范围内的元素。

   • clear()：删除容器中的所有元素。

   • assign( InputIt first, InputIt last )：用一个范围的元素替换容器中的现有元素。

   • assign( size_type count, const T& value )：用count个相同的元素替换容器中的现有元素。

5. 迭代器相关：

   • begin()：返回指向容器中第一个元素的迭代器。

   • end()：返回指向容器中最后一个元素后一个位置的迭代器。

   • cbegin()：返回指向容器中第一个元素的常量迭代器。

   • cend()：返回指向容器中最后一个元素后一个位置的常量迭代器。

   • rbegin()：返回指向容器中最后一个元素的反向迭代器。

   • rend()：返回指向容器中第一个元素前一个位置的反向迭代器。

   • crbegin()：返回指向容器中最后一个元素的常量反向迭代器。

   • crend()：返回指向容器中第一个元素前一个位置的常量反向迭代器。

6. 其他：

   • resize( size_type count )：调整容器的大小为count个元素。如果当前大小小于count，则添加新元素；如果当前大小大于count，则删除多余的元素。

   • resize( size_type count, const T& value )：调整容器的大小为count个元素。如果当前大小小于count，则添加新的初始化为value的元素；如果当前大小大于count，则删除多余的元素。

   • swap( vector& other )：交换两个vector的内容。

五、应用场景

1. 当需要动态大小的数组时，特别是在不知道元素数量的情况下。

2. 需要高效的随机访问和频繁的添加、删除元素操作时。

3. 与其他标准库组件（如算法、迭代器等）配合使用时。