C++标准库vector的基础用法总结

C++标准库vector的基础用法总结

vector简介

vector是C++标准模板库(STL)中的一个动态数组模板类，它可以随着元素的添加而自动增长。vector使用连续的内存空间来存储元素，这意味着可以使用下标运算符（[]）来访问元素，就像使用数组一样高效。然而，与数组不同的是，vector的大小是动态的，可以自动调整以适应添加的元素。

当新元素被添加到vector中时，如果当前容量不足以容纳新元素，vector会自动重新分配内存，通常是分配更大的内存块，并将所有原始元素复制到新的内存块中。这个过程可能会导致一些性能开销，因为需要复制元素和重新分配内存。但是，由于这个自动增长的能力，使用vector可以避免手动管理内存和数组大小的复杂性。

vector还提供了许多有用的成员函数，例如push_back()（添加元素到末尾）、pop_back()（删除末尾元素）、push_front()（添加元素到开头）、pop_front()（删除开头元素）、insert()（在指定位置插入元素）和erase()（删除指定位置的元素）等。

需要注意的是，由于vector使用动态内存分配，因此在处理大量数据或频繁调整大小的情况下，使用vector可能会导致内存碎片化或性能下降。在这种情况下，可以考虑使用其他容器，如deque、list或array等。

简单应用

以下是一个使用vector的简单例子：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    // 创建一个空的vector
    std::vector<int> vec;
    
    // 使用push_back()添加元素
    vec.push_back(1);
    vec.push_back(2);
    vec.push_back(3);
    
    // 遍历vector并输出元素
    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    
    // 使用front()和back()获取第一个和最后一个元素
    std::cout << "第一个元素是: " << vec.front() << std::endl;
    std::cout << "最后一个元素是: " << vec.back() << std::endl;
    
    // 使用pop_back()删除最后一个元素
    vec.pop_back();
    
    // 再次遍历vector并输出元素
    std::cout << "删除最后一个元素后的向量: ";
    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    
    return 0;
}

这个例子创建了一个空的vector，使用push_back()添加了三个整数，然后使用循环遍历并输出所有元素。接着，使用front()和back()获取第一个和最后一个元素，并使用pop_back()删除最后一个元素。最后，再次遍历并输出修改后的vector。

push操作

push_back()函数用于在std::vector的末尾添加一个元素。如果std::vector是空的，push_back()会首先创建一个容量为1的std::vector，然后添加元素。如果std::vector已经有元素，push_back()会增加容量（如果需要的话）并添加新元素到末尾。

pop操作

删除末尾

在C++中，std::vector提供了一个pop_back()函数，用于从尾部删除一个元素。这个函数不会返回被删除的元素，但是你可以通过back()函数来获取它。

下面是一个简单的示例：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    
    // 获取最后一个元素
    int last_element = vec.back();
    std::cout << "最后一个元素是: " << last_element << std::endl;
    
    // 删除最后一个元素
    vec.pop_back();
    
    // 再次输出向量，以验证最后一个元素已被删除
    std::cout << "向量现在包含: ";
    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    
    return 0;
}

运行这个程序，你会看到以下输出：

最后一个元素是: 5
向量现在包含: 1 2 3 4

如你所见，pop_back()函数删除了最后一个元素，而back()函数则返回被删除的元素。

删除开头

std::vector也提供了pop_front()函数，用于从头部删除一个元素。同样，这个函数也不会返回被删除的元素，但你可以使用front()函数来获取它。

例如：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    
    // 获取第一个元素
    int first_element = vec.front();
    std::cout << "第一个元素是: " << first_element << std::endl;
    
    // 删除第一个元素
    vec.pop_front();
    
    // 再次输出向量，以验证第一个元素已被删除
    std::cout << "向量现在包含: ";
    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    
    return 0;
}

运行这个程序，你会看到以下输出：

第一个元素是: 1
向量现在包含: 2 3 4 5

参数传递

在C++中，传递一个std::vector作为函数参数可以通过以下几种方式：

1. 值传递：这是最直接的方式，但会创建一个新的std::vector对象。

void func(std::vector<int> vec) {
    // 函数体
}

2. 引用传递：这种方式可以避免复制，并且可以修改原始的std::vector。

void func(std::vector<int>& vec) {
    // 函数体
}

3. const引用传递：这种方式既可以避免复制，又保证std::vector在函数内不会被修改。

void func(const std::vector<int>& vec) {
    // 函数体
}

4. 指针传递：使用指针传递可以避免复制，但需要小心管理内存，因为如果原始的std::vector在函数外部被销毁，指针会变得无效。

void func(std::vector<int>* vec) {
    // 函数体
}

5. const指针传递：这种方式与第4点类似，只是保证std::vector在函数内不会被修改。

void func(const std::vector<int>* vec) {
    // 函数体
}

选择哪种方式取决于你的具体需求。如果不需要修改std::vector，建议使用const引用或const指针传递。如果需要修改，并且希望避免复制，可以使用引用或指针传递。如果你希望避免不必要的内存复制，并且对内存管理有信心，可以选择指针或const指针传递。