C++ Vector深度易错点指南（临时抱佛脚）（基础用法；进阶；高级；实战）

1. Vector 基础概念

1.1 内存结构

std::vector 是 C++ 标准模板库（STL）中的一个动态数组容器，其内存结构由三部分组成：

• 动态数组指针 data：指向实际存储元素的连续内存区域，这是 std::vector 的核心，使得其能够通过下标快速访问元素。
• 当前元素数量 size：记录当前存储在 std::vector 中的元素个数，反映了 std::vector 中实际使用的内存大小。
• 预分配内存容量 capacity：表示 std::vector 已经分配的内存大小，通常大于或等于 size。当向 std::vector 中添加元素时，如果 size 超过了 capacity，std::vector 会自动扩容，重新分配更大的内存空间，并将原有元素复制到新内存中，这一过程会带来额外的性能开销。

这种内存结构使得 std::vector 兼具动态数组的灵活性和静态数组的高效性，能够根据需要自动调整大小，同时保证了对元素的快速随机访问。

1.2 初始化方法

std::vector 提供了多种初始化方法，以满足不同的使用场景：

• 默认初始化：创建一个空的 std::vector，不包含任何元素，size 和 capacity 均为 0。

  std::vector<int> v1;
  

• 指定大小初始化：创建一个包含指定数量元素的 std::vector，所有元素均初始化为默认值（对于基本数据类型为 0，对于自定义类型则调用默认构造函数）。

  std::vector<int> v2(5); // 创建一个包含 5 个 0 的 vector
  

• 指定大小和初始值初始化：创建一个包含指定数量元素的 std::vector，并将所有元素初始化为指定的值。

  std::vector<int> v3(3, 100); // 创建一个包含 3 个 100 的 vector
  

• 列表初始化（C++11 及以上版本支持）：使用花括号 {} 将一组元素初始化到 std::vector 中，这种方式直观且方便。

  std::vector<int> v4 = {1, 2, 3}; // 使用列表初始化
  

• 拷贝初始化：通过已有的 std::vector 创建一个新的 std::vector，新 std::vector 中的元素是原 std::vector 中元素的副本。

  std::vector<int> v5(v4); // 拷贝初始化
  

这些初始化方法为用户提供了灵活的选择，能够根据具体需求快速创建并初始化 std::vector，从而提高编程效率。# 2. 元素访问与遍历

2.1 访问方式对比

std::vector 提供了多种访问元素的方式，每种方式都有其特点和适用场景。以下是几种常见的访问方式对比：

访问方式	代码示例	越界检查	性能	适用场景
下标操作符 []	v[0]	无	快速访问	已知索引且确保安全时
at() 方法	v.at(0)	有	较慢	需要安全访问时
迭代器	*it	无	快速访问	遍历或算法操作

• 下标操作符 []：通过索引直接访问元素，性能高，但不进行越界检查。如果索引超出范围，程序可能会崩溃或出现未定义行为。

  std::vector<int> v = {1, 2, 3};
  int first = v[0]; // 访问第一个元素
  

• at() 方法：提供范围检查，如果索引超出范围，会抛出 std::out_of_range 异常。虽然安全性更高，但性能略低于下标操作符。

  std::vector<int> v = {1, 2, 3};
  int first = v.at(0); // 安全访问第一个元素
  

• 迭代器：通过迭代器访问元素，适用于遍历整个容器或在算法中使用。迭代器提供了指针类似的语法，但不进行越界检查。

  std::vector<int> v = {1, 2, 3};
  for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it) {std::cout << *it << " ";
  }
  

2.2 遍历流程

遍历 std::vector 的过程可以通过迭代器或范围 for 循环实现。以下是遍历的流程图和代码实现：