C++vector容器用法详解

一、前言

• vector 是封装动态数组的顺序容器，连续存储数据，所以我们不仅可以通过迭代器访问存储在 vector 容器中的数据，还能用指向 vector 容器中的数据的常规指针访问数据。这意味着指向 vector 容器中的数据的指针能传递给任何期待指向数组元素的指针的函数。

• vector 容器的存储是自动管理的，按需扩张收缩。vector 容器通常占用多于静态数组的空间，因为要分配更多内存以管理将来的增长。 vector 容器增长不是在原空间之后接新空间，而是找更大的内存空间，然后将已有数据拷贝到新空间，释放原空间，vector 容器所用的增长方式不是在每次插入元素时，而是在额外空闲内存耗尽时重分配。

• vector 容器是类模板，可以存储内置数据类型（例如：char，int，float 等），自定义数据类型，也可以 vector 容器嵌套容器。使用时包含头文件 <vector>

template<class T, class Allocator = allocator<T>> 
class vector {// 代码块
}；

• vector 容器的迭代器是支持随机访问的迭代器。例如：

vector<int>::iterator it = v.begin();
cout << *(it + 2) << endl; //访问 v 中下标为 2 的元素

二、 vector 容器类函数

构造函数

vector();

功能：默认构造函数
形数：
返回值：

vector(const vector& right);

功能：拷贝构造函数
形参：
right ：另一个 vector 容器对象的常引用
返回值：

vector(iterator first, iterator last);

功能：创建一个vector 容器对象，并将 [first, last) 区间的元素拷贝到这个 vector 容器对象中
形参：
first ：起始迭代器
lsat ：末尾迭代器（注意：这个末尾迭代器的元素是没有被拷贝到这个 vector 容器对象中的）
返回值：

vector(const size_type count, const T& val);

功能：创建一个 vector 容器对象，并将 count 个 T 类型数据拷贝到这个 vector 容器对象中
形参：
count ：数量
val ：T类型数据的引用（T是模板参数）
返回值：

vector_constructor.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;int main(int argc, char *argv[])
{vector<int> v1; //调用默认构造函数v1.push_back(1);v1.push_back(2);cout << "---- v1 容器 -----" << endl;for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); it++)cout << *it << endl;vector<int> v2(v1); //调用拷贝构造函数cout << "---- v2 容器 -----" << endl;for (vector<int>::iterator it = v2.begin(); it != v2.end(); it++)cout << *it << endl;vector<int> v3(v1.begin(), v1.end()); //调用 vector(iterator first, iterator last);cout << "---- v3 容器 -----" << endl;for (vector<int>::iterator it = v3.begin(); it != v3.end(); it++)cout << *it << endl;vector<int> v4(3, 100); //调用 vector(const size_type count, const int& val);cout << "---- v4 容器 -----" << endl;for (vector<int>::iterator it = v4.begin(); it != v4.end(); it++)cout << *it << endl;return 0;
}

迭代器

begin(); cbegin(); //返回指向起始迭代器（cbegin(); C++11标准加入的）

end(); cend(); //返回指向末尾的迭代器（cend(); C++11标准加入的）

rbegin(); crbegin(); //返回指向起始的逆向迭代器（crbegin(); C++11标准加入的）

rend(); crend(); //返回指向末尾的逆向迭代器（crend(); C++11标准加入的）

vector_iterator.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;int main(int argc, char *argv[])
{vector<int> v;v.push_back(0);v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);cout << "*begin = " << *(v.begin()) << endl;cout << "*cbegin = " << *(v.cbegin()) << endl;cout << "*rbegin = " << *(v.rbegin()) << endl;cout << "*crbegin = " << *(v.crbegin()) << endl;return 0;
}

赋值操作

operator=

vector& operator=(const vector& right);

功能：将右值 right 容器对象中的所有元素赋值给这个 vector 容器对象（左值）
形参：
right ：另一个 vector 容器对象的常引用
返回值：被赋值的 vector 容器对象的引用

assign

void assign(iterator first, iterator last);

功能：将 [first, last) 区间的元素赋值给这个 vector 容器对象
形参：
first ：起始迭代器
last ：末尾迭代器（注意：这个末尾迭代器的元素是没有被赋值给这个 vector 容器对象中的）
返回值：void

void assign(const size_type count, const T& val);

功能：将 count 个 T 类型数据赋值给这个 vector 容器对象
形参：
count ：数量
val ：T 类型数据的引用（T是模板参数）
返回值：void

vector_assign.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;int main(int argc, char *argv[])
{vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);cout << "---- v1 容器 ----" << endl;for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); it++)cout << *it << endl;vector<int> v2;v2 = v1; //调用 vector& operator=(const vector& right);cout << "---- v2 容器 ----" << endl;for (vector<int>::iterator it = v2.begin(); it != v2.end(); it++)cout << *it << endl;vector<int> v3;v3.assign(v1.begin(), v1.end()); //调用 void assign(iterator first, iterator last);cout << "---- v3 容器 ----" << endl;for (vector<int>::iterator it = v3.begin(); it != v3.end(); it++)cout << *it << endl;vector<int> v4;v4.assign(3, 100); //调用 void assign(const size_type count, const int& val);for (vector<int>::iterator it = v4.begin(); it != v4.end(); it++)cout << *it << endl;return 0;
}

元素访问

at

T& at(const size_type pos);

功能：访问指定下标的元素，普通对象调用这个函数
形参：
pos ：要返回的元素的下标
返回值：指定下标元素的引用

const T& at(const size_type pos) const;

功能：访问指定下标的元素，常对象调用这个函数
形参：
pos ：要返回的元素的下标
返回值：指定下标元素的常引用

operator[]

T& operator[](const size_type pos);

功能：访问指定下标的元素，普通对象调用这个函数
形参：
pos ：要返回的元素的下标
返回值：指定下标元素的引用

const T& operator[](const size_type pos) const;

功能：访问指定下标的元素，常对象调用这个函数
形参：
pos ：要返回的元素的下标
返回值：指定下标元素的常引用

front

T& front();

功能：访问第一个元素，普通对象调用这个函数
形参：
返回值：第一个元素的引用

const T& front() const;

功能：访问第一个元素，常对象调用这个函数
形参：
返回值：第一个元素的常引用

back

T& back();

功能：访问最后一个元素，普通对象调用这个函数
形参：
返回值：最后一个元素的引用

const T& back() const;

功能：访问最后一个元素，常对象调用这个函数
形参：
返回值：最后一个元素的常引用

data

T* data();

功能：返回指向存储元素工作的底层数组的指针，指针满足范围 [data(), data() + size()) 。普通对象调用这个函数
形参：
返回值：指向存储元素工作的底层数组的指针

const T* data() const;

功能：返回指向存储元素工作的底层数组的指针，指针满足范围 [data(), data() + size()) 。常对象调用这个函数
形参：
返回值：指向存储元素工作的底层数组的常量指针

vector_visit.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;int main(int argc, char *argv[])
{vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);const vector<int> cv(v);cout << "---- at ----" << endl;cout << "v[0] = " << v.at(0) << endl; //调用 int& at(const size_type pos);//cout << "v[3] = " << v.at(3) << endl; //越界，会报 已放弃(吐核)cout << "cv[2] = " << cv.at(2) << endl; //调用 const int& at(const size_type pos) const;cout << endl;cout << "---- operator[] ----" << endl;cout << "v[0] = " << v[0] << endl; //调用 int& operator[](const size_type pos);//cout << "v[3] = " << v[3] << endl; //越界，会报 已放弃(吐核)cout << "cv[2] = " << cv[2] << endl; //调用 const int& operator[](const size_type pos) const;cout << endl;cout << "---- front ----" << endl;cout << "v 第一个元素 = " << v.front() << endl; //调用 int& front();cout << "cv 第一个元素 = " << v.front() << endl; //调用 const int& front() const;cout << endl;cout << "---- back ----" << endl;cout << "v 最后一个元素 = " << v.back() << endl; //调用 int& back();cout << "cv 最后一个元素 = " << v.back() << endl; //调用 const int& back() const;cout << endl;cout << "---- data ----" << endl;cout << "---- v ----" << endl;for (int *p = v.data(); p < v.data() + v.size(); p++) //调用 int* data();cout << *p << endl;cout << "---- cv ----" << endl;for (const int *p = cv.data(); p < cv.data() + cv.size(); p++) //调用 const int* data() const;cout << *p << endl;return 0;
}

容量

empty

bool empty() const;

功能：判断容器是否为空
形参：
返回值：若容器为空返回 true，否则返回 false

size

size_type size() const;

功能：返回容器中元素个数
形参：
返回值：容器中元素个数

resize

void resize(const size_type newsize);

功能：设置容器的元素个数为 newsize 个
如果 newsize == size()，什么都不做
如果 newsize > size()， 则尾部插入 newsize - size() 个默认的元素（比如 int 元素，默认0）
如果 newsize < size()， 则留下以首元素开始的前 newsize 个元素，后面的都会被擦除掉
形参：
newsize ：容器新的元素个数
返回值：

void resize(const size_type newsize, const T& val)

功能：设置容器的元素个数为 newsize 个
如果 newsize == size()，什么都不做
如果 newsize > size()， 则尾部插入 newsize - size() 个值为 val 的元素
如果 newsize < size()， 则留下以首元素开始的前 newsize 个元素，后面的都会被擦除掉
形参：容器新的元素个数
返回值：

max_size

size_type max_size() const;

功能：返回根据系统或库实现限制的容器可存储的元素最大数量
形参：
返回值：根据系统或库实现限制的容器可存储的元素最大数量

reserve

void reserve(const size_type new_capacity);

功能：增加容器的容量到 >= new_capacity；如果 new_capacity 大于当前的 capacity()，则分配新空间，并把原有的元素拷贝到新空间，释放原空间，否则该方法什么也不做
形参：
new_capacity ：新容量值
返回值：

capacity

size_type capacity() const;

功能：返回当前存储空间能够容纳的元素个数
形参：
返回值：当前存储空间能够容纳的元素个数

shrink_to_fit

void shrink_to_fit(); （注意：C++11标准加入）

功能：请求移除容器中未使用的容量，请求是否能达成依赖实现
形参：
返回值：

vector_capacity.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;#define MAX 4int main(int argc, char *argv[])
{vector<int> v;for (int i = 0; i < MAX; i++)v.push_back(i);vector<int> vm;cout << "---- v ----" << endl;for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;cout << "---- vm ----" << endl;for (vector<int>::iterator it = vm.begin(); it != vm.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;cout << endl;cout << "---- empty ----" << endl;if (v.empty())cout << "v is empty." << endl;else cout << "v isn't empty." << endl;if (vm.empty())cout << "vm is empty." << endl;else cout << "vm isn't empty." << endl;cout << endl;cout << "---- max_size ----" << endl;cout << "v max_size = " << v.max_size() << endl;cout << "vm max_size = " << vm.max_size() << endl;cout << endl;cout << "---- size ----" << endl;cout << "v size = " << v.size() << endl;cout << "vm size = " << vm.size() << endl;cout << endl;cout << "---- capacity ----" << endl;cout << "v capacity = " << v.capacity() << endl;cout << "vm capacity = " << vm.capacity() << endl;v.reserve(100);vm.reserve(100);cout << "---- after reserve new capacity 100 ----" << endl;cout << "v capacity = " << v.capacity() << endl;cout << "vm capacity = " << vm.capacity() << endl;v.reserve(50); //比当前 capacity() 小，什么都不做vm.reserve(50); //比当前 capacity() 小，什么都不做cout << "---- after reserve new capacity 50 ----" << endl;cout << "v capacity = " << v.capacity() << endl; cout << "vm capacity = " << vm.capacity() << endl;v.shrink_to_fit();vm.shrink_to_fit();cout << "---- after shrink_to_fit ----" << endl;cout << "v capacity = " << v.capacity() << endl;cout << "vm capacity = " << vm.capacity() << endl;v.resize(8);cout << "----after v.resize(8) v ----" << endl;for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;vm.resize(8, 10);cout << "----after vm.resize(8, 10) vm ----" << endl;for (vector<int>::iterator it = vm.begin(); it != vm.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;cout << "---- capacity ----" << endl;cout << "v capacity = " << v.capacity() << endl;cout << "vm capacity = " << vm.capacity() << endl;v.resize(2); //从 8 个元素，resize 到 2 个，会留下从首元素开始的前 2 个元素cout << "----after v.resize(2) v ----" << endl;for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;vm.resize(2, 5); //从 8 个元素，resize 到 2 个，会留下从首元素开始的前 2 个元素cout << "----after vm.resize(2, 5) vm ----" << endl;for (vector<int>::iterator it = vm.begin(); it != vm.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;cout << "---- capacity ----" << endl;cout << "v capacity = " << v.capacity() << endl;cout << "vm capacity = " << vm.capacity() << endl;return 0;
}

操作

push_back

void push_back(const T& val);

功能：添加数据到容器末尾
形参：
val ：T 类型数据的常引用（T 是模板参数）
返回值：

pop_back

void pop_back();

功能：删除容器的末元素
形参：
返回值：

clear

void clear();

功能：清空容器所有元素。调用这个函数后 size() 返回 0
形参：
返回值：

erase

iterator erase(iterator pos); //C++11标准前

iterator erase(const_iterator pos); //C++11 标准起

功能：删除位于 pos 位置的元素
形参：
pos ：指向要删除元素的迭代器
返回值：后随被删除元素的迭代器
1. 如果 pos 指向末元素，则返回 end() 迭代器
2. 如果删除不存在的元素，会报段错误

iterator erase(iterator first, iterator last); //C++11 标准前

iterator erase( const_iterator first, const_iterator last ); //C++11 标准起

功能：删除位于 [first, last) 区间的元素
形参：
first ：要删除元素区间的起始迭代器
last ：要删除元素区间的末尾迭代器
返回值：后随最后被删除元素的迭代器
1. 如果 last == end()，则返回更新后的 end() 迭代器
2. 如果 [first, last) 为空范围，则返回 last 迭代器

iterator insert(iterator pos, const T& val);

功能：在 pos 位置前插入元素

void insert(iterator pos, size_type count, const T& val);

功能：在 pos 位置前插入 count 个 val

void insert(iterator pos, InputIt first, InputIt last);

功能：在 pos 位置 插入 [first, last) 区间的所有元素

void swap(vector& right);

功能：将容器的内容与 right 的交换

vector_operate.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;#define MAX 4int main(int argc, char *argv[])
{vector<int> v;cout << "---- push_back v ----" << endl;for (int i = 0; i < MAX; i++){v.push_back(i+1); //调用 void push_back(const T& val);cout << v[i] << " ";}cout << endl;cout << "---- after v.pop_back() v ----" << endl;v.pop_back(); //调用 void pop_back();for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;cout << "---- erase ----" << endl;vector<int>::iterator eraseIt = v.begin() + 1;v.erase(eraseIt); //调用 iterator erase(iterator pos);cout << "---- after erase(v.begin() + 1) v ----" << endl;for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;//v.erase(v.end()); 删除不存在的元素，报段错误cout << "---- after erase(v.begin(), v.end()) v ---- "  << endl;v.erase(v.begin(), v.end()); //调用 iterator erase(iterator first, iterator last);for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;cout << "---- after insert(v.begin(), 1) v ----" << endl;v.insert(v.begin(), 1); // iterator insert(iterator pos, const T& val);for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;cout << "---- after insert(v.end(), 2) v ----" << endl;v.insert(v.end(), 2); // iterator insert(iterator pos, const T& val); for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;cout << "---- after insert(v.end(), 5, 100) v ----" << endl;v.insert(v.end(), 5, 100); // void insert(iterator pos, size_type count, const T& val);for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;cout << "---- after insert(v.end(), v.begin(), v.end()) v ----" << endl;v.insert(v.end(), v.begin(), v.end()); // void insert(iterator pos, InputIt first, InputIt last);for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;cout << "---- swap ----" << endl;vector<int> v1;for (int i = 0; i < MAX; i++)v1.push_back(i+1);cout << "---- before swap v1----" << endl;for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;v.swap(v1); // cout << "---- after swap v----" << endl;for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;cout << "---- after swap v1----" << endl;for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;v.clear(); // void clear();cout << "---- after clear() v----" << endl;for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;return 0;
}

三、vector 容器存储自定义数据

假如，我们有一个自定义的 People 类，这个类中有两个公共数据，分别是名字和年龄，有多个人的数据，需要存储在 vector 容器中，示例如下：

vector_udt.cpp

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;class People
{public:People(const string name, const int age):m_name(name), m_age(age){}string m_name;int m_age;
};int main(int argc, char *argv[])
{People p1("a", 10);People p2("b", 20);People p3("c", 30);People p4("d", 40);People p5("e", 50);vector<People> v;v.push_back(p1);v.push_back(p2);v.push_back(p3);v.push_back(p4);v.push_back(p5);for (vector<People>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)cout << "name = " << it->m_name << ", age = " << it->m_age << endl;return 0;
}

四、vector 容器嵌套容器

vector 容器嵌套 vector 容器，其实就是二维数组

vector_dim.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;int main(int argc, char *argv[])
{vector<vector<int> > vv;vector<int> v1;vector<int> v2;vector<int> v3;vector<int> v4;for (int i = 0; i < 4; i++){v1.push_back(i+1);v2.push_back(i+2);v3.push_back(i+3);v4.push_back(i+4);}vv.push_back(v1);vv.push_back(v2);vv.push_back(v3);vv.push_back(v4);for (vector<vector<int> >::iterator itvv = vv.begin(); itvv != vv.end(); itvv++){for (vector<int>::iterator it = itvv->begin(); it != itvv->end(); it++)cout << *it << " ";cout << endl;}return 0;
}

五、循环访问 vector 容器的三种方式（while，for，for_each）

while

依据迭代器

vector<T>::iterator itBegin = v.begin();
vector<T>::iterator itEnd = v.end();
while(itBegin != itEnd)
{//代码块itBegin++;
}

for

依据迭代器

for (vector<T>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{//代码块
}

for_each

依据头文件 <algorithm> 中提供的 for_each 函数

void func_callback(const T &val) //回调函数
{//代码块
}
for_each(v.begin(), v.end(), my_print);

vector_loop.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;void my_print(const int &val)
{cout << val << endl;
}int main(int argc, char *argv[])
{vector<int> v;for (int i = 0; i < 5; i++)v.push_back(i);cout << "---while print----" << endl;vector<int>::iterator itBegin = v.begin();vector<int>::iterator itEnd = v.end();while(itBegin != itEnd){cout << *itBegin << endl;itBegin++;}cout << "----for print----" << endl;for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){cout << *it << endl;}cout << "----for_each----" << endl;for_each(v.begin(), v.end(), my_print);return 0;
}