c++ 11标准模板（STL） std::vector (七）

定义于头文件 <vector>

template<     class T,     class Allocator = std::allocator<T> > class vector;	(1)
namespace pmr {     template <class T>     using vector = std::vector<T, std::pmr::polymorphic_allocator<T>>; }	(2)	(C++17 起)

 1) std::vector 是封装动态数组的顺序容器。

2) std::pmr::vector 是使用多态分配器的模板别名。

元素相继存储，这意味着不仅可通过迭代器，还能用指向元素的常规指针访问元素。这意味着指向 vector 元素的指针能传递给任何期待指向数组元素的指针的函数。

(C++03 起)

vector 的存储是自动管理的，按需扩张收缩。 vector 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 所用的方式不在每次插入元素时，而只在额外内存耗尽时重分配。分配的内存总量可用 capacity() 函数查询。额外内存可通过对 shrink_to_fit() 的调用返回给系统。 (C++11 起)

重分配通常是性能上有开销的操作。若元素数量已知，则 reserve() 函数可用于消除重分配。

vector 上的常见操作复杂度（效率）如下：

• 随机访问——常数 O(1)
• 在末尾插入或移除元素——均摊常数 O(1)
• 插入或移除元素——与到 vector 结尾的距离成线性 O(n)

std::vector （对于 bool 以外的 T ）满足容器 (Container) 、具分配器容器 (AllocatorAwareContainer) 、序列容器 (SequenceContainer) 、连续容器 (ContiguousContainer) (C++17 起)及可逆容器 (ReversibleContainer) 的要求。

容量

预留存储空间

std::vector<T,Allocator>::reserve

void reserve( size_type new_cap );

 增加 vector 的容量到大于或等于 new_cap 的值。若 new_cap 大于当前的 capacity() ，则分配新存储，否则该方法不做任何事。

reserve() 不更改 vector 的 size 。

若 new_cap 大于 capacity() ，则所有迭代器，包含尾后迭代器和所有到元素的引用都被非法化。否则，没有迭代器或引用被非法化。

参数

new_cap	-	vector 的新容量
类型要求
- T 必须满足可移动插入 (MoveInsertable) 的要求。

返回值

（无）

异常

• 若 new_cap > max_size() 则为 std::length_error 。
• 任何 Allocator::allocate() 所抛的异常（典型为 std::bad_alloc ）

若抛出异常，则此函数无效果（强异常保证）。

若 T 的移动构造函数不是 noexcept 且 T 非可复制插入 (CopyInsertable) 到 *this ，则 vector 将使用移动构造函数。若它抛出，则摒弃保证，且效果未指定。

(C++11 起)

复杂度

至多与容器的 size() 成线性。

注意

不能用 reserve() 减少容器容量。为该目的提供的是 shrink_to_fit() 。

正确使用 reserve() 能避免不必要的分配，但不适当地使用 reserve() （例如在每次 push_back() 调用前调用它）可能会实际增加重分配的数量（通过导致容量线性而非指数增长）并导致计算复杂度增加，性能下降。

返回当前存储空间能够容纳的元素数

std::vector<T,Allocator>::capacity

size_type capacity() const;		(C++11 前)
size_type capacity() const noexcept;		(C++11 起)

 返回容器当前已为之分配空间的元素数。

参数

（无）

返回值

当前分配存储的容量。

复杂度

常数。

通过释放未使用的内存减少内存的使用

std::vector<T,Allocator>::shrink_to_fit

void shrink_to_fit();

(C++11 起)

 请求移除未使用的容量。

它是减少 capacity() 到 size()非强制性请求。请求是否达成依赖于实现。

若发生重分配，则所有迭代器，包含尾后迭代器，和所有到元素的引用都被非法化。若不发生重分配，则没有迭代器或引用被非法化。

参数

（无）

类型要求

- T 必须满足可移动插入 (MoveInsertable) 的要求。

返回值

（无）

复杂度

至多与容器大小成线性。

注意

若 T 移动构造函数以外的操作抛出异常，则无效果。

修改器

改变容器中可存储元素的个数

std::vector<T,Allocator>::resize

void resize( size_type count, T value = T() );		(C++11 前)
void resize( size_type count );	(1)	(C++11 起)
void resize( size_type count, const value_type& value );	(2)	(C++11 起)

重设容器大小以容纳 count 个元素。

若当前大小大于 count ，则减小容器为其首 count 个元素。

若当前大小小于 count ，则后附额外元素，并以 value 的副本初始化。	(C++11 前)
若当前大小小于 count ， 1) 则后附额外的默认插入的元素 2) 则后附额外的 value 的副本	(C++11 起)

参数

count	-	容器的大小
value	-	用以初始化新元素的值
类型要求
- 为使用重载 (1) ， T 必须满足可移动插入 (MoveInsertable) 和 可默认插入 (DefaultInsertable) 的要求。
- 为使用重载 (2) ， T 必须满足可复制插入 (CopyInsertable) 的要求。

返回值

（无）

复杂度

与当前大小和 count 间的差成线性。若容量小于 count 则可能有重分配所致的额外复杂度。

异常

若抛出异常，则此函数无效果（强异常保证）。

重载 (1) 中，若 T 的移动构造函数不是 noexcept 且 T 不可复制插入 (CopyInsertable) 到 *this ，则 vector 将使用会抛出的移动构造函数。若它抛出，则抛弃保证且效果未指定。

(C++11 起)

注意

若不想要重载 (1) 中的值初始化，例如元素是非类类型且不需要清零，则可以提供定制的 Allocator::construct 避免。

在重设大小到较小值时， vector 的容量决不减少，因为这会非法化所有的，而非只非法化等价的 pop_back() 调用序列所非法化的迭代器。

调用示例

#include <iostream>
#include <string>
#include <iterator>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <time.h>
#include <vector>using namespace std;struct Cell
{int x;int y;Cell() = default;Cell(int a, int b): x(a), y(b) {}Cell &operator +=(const Cell &cell){x += cell.x;y += cell.y;return *this;}Cell &operator +(const Cell &cell){x += cell.x;y += cell.y;return *this;}Cell &operator *(const Cell &cell){x *= cell.x;y *= cell.y;return *this;}Cell &operator ++(){x += 1;y += 1;return *this;}bool operator <(const Cell &cell) const{if (x == cell.x){return y < cell.y;}else{return x < cell.x;}}bool operator >(const Cell &cell) const{if (x == cell.x){return y > cell.y;}else{return x > cell.x;}}bool operator ==(const Cell &cell) const{return x == cell.x && y == cell.y;}
};std::ostream &operator<<(std::ostream &os, const Cell &cell)
{os << "{" << cell.x << "," << cell.y << "}";return os;
}int main()
{std::cout << std::boolalpha;std::mt19937 g{std::random_device{}()};srand((unsigned)time(NULL));auto generate = [](){int n = std::rand() % 10 + 110;Cell cell{n, n};return cell;};//3) 构造拥有 count 个有值 value 的元素的容器。std::vector<Cell> vector1(2, generate());//替换容器的内容。1) 以 count 份 value 的副本替换内容。std::cout << "vector1:  ";std::copy(vector1.begin(), vector1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));std::cout << std::endl;std::cout << std::endl;//打印数组真实地址std::cout << "vector1.data():       " << vector1.data() << std::endl;//增加 vector 的容量到大于或等于 new_cap 的值。//若 new_cap 大于当前的 capacity() ，则分配新存储，否则该方法不做任何事。vector1.reserve(1);//打印数组真实地址std::cout << "vector1.data():       " << vector1.data() << std::endl;//返回容器当前已为之分配空间的元素数。std::cout << "vector1.capacity():   " << vector1.capacity() << std::endl;vector1.reserve(3);//打印数组真实地址std::cout << "vector1.data():       " << vector1.data() << std::endl;std::cout << "vector1.capacity():   " << vector1.capacity() << std::endl;std::cout << std::endl;//请求移除未使用的容量。它是减少 capacity() 到 size()非强制性请求。vector1.shrink_to_fit();std::cout << "vector1.data():       " << vector1.data() << std::endl;std::cout << "vector1.capacity():   " << vector1.capacity() << std::endl;std::cout << std::endl;//3) 构造拥有 count 个有值 value 的元素的容器。std::vector<Cell> vector2(5, {101, 101});//替换容器的内容。1) 以 count 份 value 的副本替换内容。std::cout << "vector2:  ";std::copy(vector2.begin(), vector2.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));std::cout << std::endl;//重设容器大小以容纳 count 个元素。//若当前大小大于 count ，则减小容器为其首 count 个元素。vector2.resize(3, {102, 102});std::cout << "vector2:  ";std::copy(vector2.begin(), vector2.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));std::cout << std::endl;//若当前大小小于 count ，则后附额外元素，并以 value 的副本初始化vector2.resize(5, {103, 103});std::cout << "vector2:  ";std::copy(vector2.begin(), vector2.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));std::cout << std::endl;//若当前大小小于 count ，1) 则后附额外的默认插入的元素vector2.resize(6);std::cout << "vector2:  ";std::copy(vector2.begin(), vector2.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));std::cout << std::endl;return 0;
}