循環容器(QVector,QLinkedList,QList)

LoMing的博客

QVector、 QLinkedList與QList是Qt所提供的幾個常用容器類別。QVector將 ​​項目（item）儲存在鄰接的記憶體空間之中，提供基於索引（index-based）存取方式的容器類別。QLinkedList以鏈結（Linked）的方式儲存項目，提供基於迭代器（iterator- based）存取方式的容器類別。QList提供基於索引的快速存取容器類別，內部使用指標陣列，可提供快速插入及移除項目。 首先來看看QVector的基本使用方式，建立一個可容納兩個元素的QVector，並使用索引方式存取元素值:


 
QVector<double> vect(2); 
vect[0] = 1.0; 
vect[1] = 2.0; 
for (int i = 0; i < vect.count(); ++i) { 
    cout << vect[i] << endl; 
} 


for (int i = 0; i < vect.count(); ++i) { 
    cout << vect.at(i) << endl; 
}


要使用索引方式設定元素，必須先配置好夠長的空間，否則會發生超出索引範圍的錯誤，使用[]運算子指定索引存取的方式是比較方便，但在某些場合下，使用at( )方法會較有效率一些，這涉及Qt的隱式共享機制，稍後再作介紹。


您也可以使用QVector的append()方法來加入元素，使用remove()方法來移除元素，使用insert()方法來插入元素，例如append()的使用如下：
vect.append(3.0); 
vect.append(4.0);


或者是使用<<運算子附加元素：
vect << 5.0 << 6.0;


QVector也重載了一些其它的運算子，以及提供了一些其它可用的方法，請查詢Qt線上文件有關於QVector的介紹。QVector提供的是鄰接的記憶體空間以存取物件，所以對於循序存取或使用索引，效率較高，但如果要插入或移除元素時，效率就會低落。QVector的子類別QStack提供了push()、pop()與top()等方法，方便您進行堆疊結構的物件管理。 對於需要經常要在容器中插入或移除元件，您可以使用QLinkedList以提高存取效率，它不提供基於索引的存取方式，而是基於迭代器的存取方式，稍後會介紹迭代器的使用，以下先來看看QList。 QList提供的是基於索引的存取方式，其內部實作使用了指標陣列，陣列中每個指標指向所要儲存的元素，結合了QVector與QLinkedList的優點，提供快速存取與插入、移除，其索引存取方式或可用的方法與QVector是類似的，也可以使用<<運算子來附加元素，例如：








QList<QString> list; 
list << "caterpillar" << "momor" << "bush"; 


for(int i = 0; i < list.size(); ++i) { 
    cout << list[i] .toAscii().data() << endl; 
} 
cout << endl; 
    
for(int i = 0; i < list.size(); ++i) { 
    cout << list.at(i).toAscii( ).data() << endl; 
}    
cout << endl;


QList的子類別QStringList爲Qt中應用很廣的類別，可以讓您儲存QString物件，QList的子類別QQueue則提供了佇列結構的容器管理。 以上先列出QVector、QLinkedList及QList的使用比較：




如果想要有連續鄰接的記憶體空間來存放元件，則使用QVector。
如果需要真正的鏈結資料結構，並使用基於迭代器的存取方式，則使用QLinkedList。
在大部份情況下，QList可以滿足快速存取、插入、移除的需求，並可提供基於索引的存取方式。


再來看看迭代器於容器類別的使用，對於容器類別，Qt提供兩種風格的迭代器：Java風格與STL風格。Java風格的迭代器使用上就如何Java的迭代器，使用這種迭代器對於Java開發人員較爲容易，然而STL風格的迭代器則提供更有彈性的操作。 以下簡單示範在QList上使用Java風格迭代器：




QList<QString> list; 
list << "caterpillar" << "momor" << "bush"; 
    
QListIterator<QString> iterator(list); 
while (iterator.hasNext()) { 
    cout << iterator.next(). toAscii().data() << endl; 
}


與Java 迭代器類似的，hasNext()測試是否有下一個元素，next()傳回下一個元素，其它還有hasPrevious()、previous()等方法可以使用​​。Java風格的迭代器有兩種：唯讀與可讀寫。QListIterator是唯讀迭代器，對於可讀寫迭代器，命名上會加上Mutable，例如QMutableListIterator，除了next()、previous()等方法之外，還提供了insert()、remove()等方法可以使用​​，例如：
QLinkedList<QString> list; 
list << "caterpillar" << "momor" << "bush"; 
    
QMutableLinkedListIterator<QString> rwIterator(list); 
while (rwIterator.hasNext()) { 
    if(rwIterator.next() == "momor") { 
        rwIterator.insert("bee"); 
        break; 
    } 
} 
    
QLinkedListIterator<QString> rIterator(list); 
while (rIterator.hasNext()) { 
    cout << rIterator.next().toAscii().data () << endl; 
}


上面這個程式片段，使用可讀寫迭代器來於"momor"之後插入一個"bee"，之後使用唯讀迭代器讀出資料。 您可以使用容器類別的begin()方法傳回


基於STL的迭代器，它指向容器的第一個元素位址，end()方法則傳回指向容器最後一個元素之後的位址。您可以如下使用基於STL的迭代器：
QList<QString> list; 
list << "caterpillar" << "momor" << "bush";


QList<QString>::const_iterator i = list.begin(); 
while (i != list.end()) { 
    cout << (*i).toAscii().data() << endl; 
    ++i; 
}


STL風格的迭代器一樣有兩種，C<T>::const_iterator形式的迭代器宣告爲唯讀，則可以讀取資料，不可修改資料，C<T>::const_iterator形式的迭代器則可以修改資料，例如：
QList<QString> list; 
list << "caterpillar" << "momor" << "bush"; 
    
QList<QString>::iterator i = list.begin(); 
while (i != list.end()) { 
    (*i) = (*i) + ".onlyfun"; 
    ++i; 
}


對於簡單的循序存取，Qt提供了foreach虛擬關鍵字（pseudo-keyword），以標準的for迴圈實作，例如您可以如下循序取出QList中的元素：
QList<QString> list; 
list << "caterpillar" << "momor" << "bush"; 
    
foreach(QString str, list) { 
    cout << str.toAscii().data() << endl; 
}


接下來進一步說明前面所提及，Qt的容器類別有個稱之爲隱式共享（implicit sharing ）的機制，又稱之爲copy on write，顧名思義，就是在資料有變動的情況下，才進行容器內資料結構物件之複製，否則容器內資料結構物件是共享的。 舉個例子來說，如果您使用[]運算子方式，則會進行容器內資料結構物件之複製：




QList<QString> list1; 
list1 << "x"; 
QList<QString> list2 = list1; 
    
cout << &list1[0] << endl; 
cout << &list2[0] << endl;


在上例中，使用了[]運算子，list1與list2內部的資料結構物件經過複製，並不是共享的，所以顯示出來的兩個記憶體位址並不相同，但使用at()時的情況則是相同的：
QList<QString> list1; 
list1 << "x"; 
QList<QString> list2 = list1; 
    
cout << &(list1.at(0)) << endl; 
cout << &(list2.at(0)) < < endl;


所以在唯讀的情況下，建議使用at()方法而不是[]運算子的方法，以避免容器內部資料結構物件複製的成本，藉以獲得較好的效率。


隱式共享又稱之爲copy on write，是因爲在容器中的資料有變動時，就不再共享內部資料結構物件，可以從下面的程式碼看出：
QList<QString> list1; 
list1 << "x"; 
QList<QString> list2 = list1; 


//以下兩行顯示相同的記憶體位址
cout << &(list1.at(0)) << endl; 
cout < < &(list2.at(0)) << endl; 


//對list2作變動    
list2 << "y"; 


//以下兩行顯示不同的記憶體位址    
cout << &(list1.at(0)) << endl; 
cout << &(list2.at(0)) << endl;


Qt容器的隱式共享機制之一，讓您可以用較簡明的方式來撰寫程式，例如您可以如下撰寫一個函式：
QList<QString> doSomething() { 
    QList<QString> list; 
    // ...blah..blah 
    cout << &list << endl; 
    return list; 
}


然後就直接如下撰寫程式以利用這個函式，但不會進行物件複製：
QList<QString> list = doSomething();
cout << &list << endl;


上面的程式碼片段，在doSomething()中的list位址與呼叫doSomething()中list的位址會是相同的。無論是Java風格或STL風格的迭代器，使用唯讀迭代器時，背後也都會使用到隱式分享機制，以增加循序讀取的效率。


容器類別的值可以是基本資料型態、指標或物件，物件必須有預設建構子、複製建構子與指定運算子（C++預設的複製及指定運算亦可）。