stl之vector使用

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介紹

這篇文章的目的是爲了介紹std::vector，如何恰當地使用它們的成員函數等操作。本文中還討論了條件函數和函數指針在迭代算法中使用，如在remove_if()和for_each()中的使用。通過閱讀這篇文章讀者應該能夠有效地使用vector容器，而且應該不會再去使用C類型的動態數組了。

Vector 總覽

vector是C++標準模板庫中的部分內容，它是一個多功能的，能夠操作多種數據結構和算法的模板類和函數庫。 vector之所以被認爲是一個容器，是因爲它能夠像容器一樣存放各種類型的對象，簡單地說，vector是一個能夠存放任意類型的動態數組，能夠增加和壓縮數據。

爲了可以使用vector，必須在你的頭文件中包含下面的代碼：

#include <vector>

vector屬於std命名域的，因此需要通過命名限定，如下完成你的代碼：

using std::vector;

vector<int> vInts;

或者連在一起，使用全名：

std::vector<int> vInts;

建議使用全局的命名域方式：

using namespace std;

在後面的操作中全局的命名域方式會造成一些問題。vector容器提供了很多接口，在下面的表中列出vector的成員函數和操作。

Vector 成員函數

函數	表述
c.assign(beg,end) c.assign(n,elem)	將[beg; end)區間中的數據賦值給c。將n個elem的拷貝賦值給c。
c.at(idx)	傳回索引idx所指的數據，如果idx越界，拋出out_of_range。
c.back()	傳回最後一個數據，不檢查這個數據是否存在。
c.begin()	傳回迭代器重的可一個數據。
c.capacity()	返回容器中數據個數。
c.clear()	移除容器中所有數據。
c.empty()	判斷容器是否爲空。
c.end()	指向迭代器中的最後一個數據地址。
c.erase(pos) c.erase(beg,end)	刪除pos位置的數據，傳回下一個數據的位置。刪除[beg,end)區間的數據，傳回下一個數據的位置。
c.front()	傳回地一個數據。
get_allocator	使用構造函數返回一個拷貝。
c.insert(pos,elem) c.insert(pos,n,elem) c.insert(pos,beg,end)	在pos位置插入一個elem拷貝，傳回新數據位置。在pos位置插入n個elem數據。無返回值。在pos位置插入在[beg,end)區間的數據。無返回值。
c.max_size()	返回容器中最大數據的數量。
c.pop_back()	刪除最後一個數據。
c.push_back(elem)	在尾部加入一個數據。
c.rbegin()	傳回一個逆向隊列的第一個數據。
c.rend()	傳回一個逆向隊列的最後一個數據的下一個位置。
c.resize(num)	重新指定隊列的長度。
c.reserve()	保留適當的容量。
c.size()	返回容器中實際數據的個數。
c1.swap(c2) swap(c1,c2)	將c1和c2元素互換。同上操作。
vector<Elem> c vector <Elem> c1(c2) vector <Elem> c(n) vector <Elem> c(n, elem) vector <Elem> c(beg,end) c.~ vector <Elem>()	創建一個空的vector。複製一個vector。創建一個vector，含有n個數據，數據均已缺省構造產生。創建一個含有n個elem拷貝的vector。創建一個以[beg;end)區間的vector。銷燬所有數據，釋放內存。

Vector 操作

函數	描述
operator[]	返回容器中指定位置的一個引用。

創建一個 vector

vector容器提供了多種創建方法，下面介紹幾種常用的。

創建一個Widget類型的空的vector對象：

vector<Widget> vWidgets;

// ------

// |

// |- Since vector is a container, its member functions

// operate on iterators and the container itself so

// it can hold objects of any type.

創建一個包含500個Widget類型數據的vector：

vector<Widget> vWidgets(500);

創建一個包含500個Widget類型數據的vector，並且都初始化爲0：

vector<Widget> vWidgets(500, Widget(0));

創建一個Widget的拷貝：

vector<Widget> vWidgetsFromAnother(vWidgets);

向 vector 添加一個數據

vector添加數據的缺省方法是push_back()。push_back()函數表示將數據添加到vector的尾部，並按需要來分配內存。例如：向vector<Widget>中添加10個數據，需要如下編寫代碼：

for(int i= 0;i<10; i++)

vWidgets.push_back(Widget(i));

獲取 vector 中制定位置的數據

很多時候我們不必要知道vector裏面有多少數據，vector裏面的數據是動態分配的，使用push_back() 的一系列分配空間常常決定於文件或一些數據源。如果你想知道vector存放了多少數據，你可以使用empty()。獲取vector的大小，可以使用 size()。例如，如果你想獲取一個vector v的大小，但不知道它是否爲空，或者已經包含了數據，如果爲空想設置爲-1，你可以使用下面的代碼實現：

int nSize = v.empty() ? -1 : static_cast<int>(v.size());

訪問 vector 中的數據

使用兩種方法來訪問vector。

1、 vector::at()

2、 vector::operator[]

operator[]主要是爲了與C語言進行兼容。它可以像C語言數組一樣操作。但at()是我們的首選，因爲at()進行了邊界檢查，如果訪問超過了vector的範圍，將拋出一個例外。由於operator[]容易造成一些錯誤，所有我們很少用它，下面進行驗證一下：

分析下面的代碼：

vector<int> v;

v.reserve(10);

for(int i=0; i<7; i++)

v.push_back(i);

try

{

int iVal1 = v[7]; // not bounds checked - will not throw

int iVal2 = v.at(7); // bounds checked - will throw if out of range

}

catch(const exception& e)

{

cout << e.what();

}

我們使用reserve()分配了10個int型的空間，但並不沒有初始化。如下圖所示：

你可以在這個代碼中嘗試不同條件，觀察它的結果，但是無論何時使用at()，都是正確的。

刪除 vector 中的數據

vector能夠非常容易地添加數據，也能很方便地取出數據，同樣vector提供了 erase()，pop_back()，clear()來刪除數據，當你刪除數據的時候，你應該知道要刪除尾部的數據，或者是刪除所有數據，還是個別的數據。在考慮刪除等操作之前讓我們靜下來考慮一下在STL中的一些應用。

Remove_if() 算法

現在我們考慮操作裏面的數據。如果要使用remove_if()，我們需要在頭文件中包含如下代碼：：

#include <algorithm>

Remove_if()有三個參數：

1、 iterator _First：指向第一個數據的迭代指針。

2、 iterator _Last：指向最後一個數據的迭代指針。

3、 predicate _Pred：一個可以對迭代操作的條件函數。

條件函數

條件函數是一個按照用戶定義的條件返回是或否的結果，是最基本的函數指針，或者是一個函數對象。這個函數對象需要支持所有的函數調用操作，重載operator()()操作。remove_if()是通過unary_function繼承下來的，允許傳遞數據作爲條件。

例如，假如你想從一個vector<CString>中刪除匹配的數據，如果字串中包含了一個值，從這個值開始，從這個值結束。首先你應該建立一個數據結構來包含這些數據，類似代碼如下：

#include <functional>

enum findmodes

{

FM_INVALID = 0,

FM_IS,

FM_STARTSWITH,

FM_ENDSWITH,

FM_CONTAINS

};

typedef struct tagFindStr

{

UINT iMode;

CString szMatchStr;

} FindStr;

typedef FindStr* LPFINDSTR;

然後處理條件判斷：

class FindMatchingString

: public std::unary_function<CString, bool>

{

public:

FindMatchingString(const LPFINDSTR lpFS) : m_lpFS(lpFS) {}

bool operator()(CString& szStringToCompare) const

{

bool retVal = false;

switch(m_lpFS->iMode)

{

case FM_IS:

{

retVal = (szStringToCompare == m_lpFDD->szMatchStr);

break;

}

case FM_STARTSWITH:

{

retVal = (szStringToCompare.Left(m_lpFDD->szMatchStr.GetLength())

== m_lpFDD->szWindowTitle);

break;

}

case FM_ENDSWITH:

{

retVal = (szStringToCompare.Right(m_lpFDD->szMatchStr.GetLength())

== m_lpFDD->szMatchStr);

break;

}

case FM_CONTAINS:

{

retVal = (szStringToCompare.Find(m_lpFDD->szMatchStr) != -1);

break;

}

return retVal;

}

private:

LPFINDSTR m_lpFS;

};

通過這個操作你可以從vector中有效地刪除數據：

// remove all strings containing the value of

// szRemove from vector<CString> vs.

FindStr fs;

fs.iMode = FM_CONTAINS;

fs.szMatchStr = szRemove;

vs.erase(std::remove_if(vs.begin(), vs.end(), FindMatchingString(&fs)), vs.end());

Remove_if() 能做什麼？

你可能會疑惑，對於上面那個例子在調用remove_if()的時候還要使用erase()呢？這是因爲大家並不熟悉 STL中的算法。Remove(),remove_if()等所有的移出操作都是建立在一個迭代範圍上的，那麼不能操作容器中的數據。所以在使用 remove_if()，實際上操作的時容器裏數據的上面的。思考上面的例子：

1、 szRemove = “o”.

2、 vs見下面圖表中的顯示。

觀察這個結果，我們可以看到remove_if()實際上是根據條件對迭代地址進行了修改，在數據的後面存在一些殘餘的數據，那些需要刪除的數據。剩下的數據的位置可能不是原來的數據，但他們是不知道的。

調用erase()來刪除那些殘餘的數據。注意上面例子中通過erase()刪除remove_if()的結果和vs.enc()範圍的數據。

壓縮一個臃腫的 vector

很多時候大量的刪除數據，或者通過使用reserve()，結果vector的空間遠遠大於實際需要的。所有需要壓縮 vector到它實際的大小。resize()能夠增加vector的大小。Clear()僅僅能夠改變緩存的大小，所有的這些對於vector釋放內存等九非常重要了。如何來解決這些問題呢，讓我們來操作一下。

我們可以通過一個vector創建另一個vector。讓我們看看這將發生什麼。假定我們已經有一個vector v，它的內存大小爲1000，當我們調用size()的時候，它的大小僅爲7。我們浪費了大量的內存。讓我們在它的基礎上創建一個vector。

std::vector<CString> vNew(v);

cout << vNew.capacity();

vNew.capacity()返回的是7。這說明新創建的只是根據實際大小來分配的空間。現在我們不想釋放v，因爲我們要在其它地方用到它，我們可以使用swap()將v和vNew互相交換一下？

vNew.swap(v);

cout << vNew.capacity();

cout << v.capacity();

有趣的是：vNew.capacity()是1000，而v.capacity()是7。

現在是達到我的目的了，但是並不是很好的解決方法，我們可以像下面這麼寫：

std::vector<CString>(v).swap(v);

你可以看到我們做了什麼？我們創建了一個臨時變量代替那個命名的，然後使用swap(),這樣我們就去掉了不必要的空間，得到實際大小的v。

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