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原创 Vector用法（C++ Primer中文版）

 2010-12-22 21:32  1769 6 6 分类: 工程师职场

Vector用法（C++ Primer中文版）

文章分类:C++编程

Vector用法（C++ Primer中文版）

vector 是同一种类型的对象的集合，每个对象都有一个对应的整数索引值。和 string 对象一样，标准库负责管理存储元素的相关内存。我们把 vector称为容器，是因为它可以包含其他对象。一个容器中的所有对象都必须是同一种类型的。我们将在第 9 章更详细地介绍容器。

使用 vector 之前，必须包含相应的头文件。本书给出的例子，都是假设已作了相应的 using 声明：

#include <vector>

using std::vector;

vector 是一个类模板（ class template ）。模板允许程序员编写单个类或函数定义，这个类和函数定义可用于不同的数据类型上。因此，我们可以定义保存 string 对象的 vector ，或保存 int 值的 vector ，又或是保存自定义的类类型对象（如 Sales_item 对象）的 vector 。将在第 16 章介绍如何定义程序员自己的类模板。幸运的是，使用类模板时只需要简单了解类模板是如何定义的就可以了。

声明从类模板产生的某种类型的对象，需要提供附加信息，信息的种类取决于模板。以 vector 为例，必须说明 vector 保存何种对象的类型，通过将类型放在类模板名称后面的尖括号中来指定类型：

vector<int> ivec; // ivec holds objects of type int

vector<Sales_item> Sales_vec; // holds Sales_items

和其他变量定义一样，定义 vector 对象要指定类型和一个变量的列表。上面的第一个定义，类型是 vector<int> ，该类型即是含有若干 int 类型对象的 vector ，变量名为 ivec 。第二个定义的变量名是 Sales_vec ，它所保存的元素是 Sales_item 类型的对象。

vector 不是一种数据类型，而只是一个类模板，可用来定义任意多种数据类型。 vector 类型的每一种都指定了其保存元素的类型。因此， vector<int> 和 vector <string> 都是数据类型。

3.3.1 vector 对象的定义和初始化

vector 类定义了好几种构造函数（ 2. 3. 3 节），用来定义和初始化 vector 对象。表 3 - 4 列出了这些构造函数：

表 3-4 几种初始化 vector 对象的方式

vector <T > v1 ;

vector 保存类型为 T 的对象。默认构造函数 v1 为空。

vector < T > v2 ( v1 );

v2 是 v1 的一个副本。

vector < T > v3 ( n , i );

v3 包含 n 个值为 i 的元素。

vector < T > v4 ( n );

v4 含有值初始化的元素的 n 个副本。

1. 创建确定个数的元素

若要创建非空的 vector 对象，必须给出初始化元素的值。当把一个 vector 对象复制到另一个 vector 对象时，新复制的 vector 中每一个元素都初始化为原 vector 中相应元素的副本。但这两个 vector 对象必须保存同一种元素类型 :

vector<int> ivec1; // ivec1 holds objects of type int

vector<int> ivec2(ivec1); // ok: copy elements of ivec1 into ivec2

vector<string> svec(ivec1); // error: svec holds strings, not ints

可以用元素个数和元素值对 vector 对象进行初始化。构造函数用元素个数来决定 vector 对象保存元素的个数，元素值指定每个元素的初始值：

vector<int> ivec4(10, -1); // 10 elements, each initialized to -1

vector<string> svec(10, "hi!"); // 10 strings, each initialized to "hi!"

关键概念： vector 对象动态增长

vector 对象（以及其他标准库容器对象）的重要属性就在于可以在运行时高效地添加元素。因为 vector 增长的效率高，在元素值已知的情况下，最好是动态地添加元素。

正如第 4 章将介绍的，这种增长方式不同于 C 语言中的内置数据类型，也不同于大多数其他编程语言的数据类型。特别地，如果读者习惯了 C 或 Java 的风格，由于 vector 元素连续存储，可能希望最好是预先分配合适的空间。但事实上，为了达到连续性， C ++ 的做法恰好相反，具体原因将在第 9 章探讨。

虽然可以对给定元素个数的 vector 对象预先分配内存，但更有效的方法是先初始化一个空 vector 对象，然后再动态地增加元素（我们随后将学习如何进行这样的操作）。

2. 值初始化

如果没有给出元素的初始化式，那么标准库将提供一个值初始化的（ value initialized ）元素初始化式。这个由库生成的初始值用于初始化容器中的每个元素。而元素初始化式的值取决于存储在 vector 中元素的数据类型。

如果 vector 保存内置类型（如 int 类型）的元素，那么标准库将用 0 值创建元素初始化值：

vector<string> fvec(10); // 10 elements, each initialized to 0

如果向量保存类类型（如 string ）的元素，标准库将用该类型的默认构造函数创建元素初始值：

vector<string> svec(10); // 10 elements, each an empty string

第 12 章将介绍一些有自定义构造函数但没有默认构造函数的类，在初始化这种类型的 Vector 对象时，程序员就不能仅提供元素个数，还需要提供元素初始值。

还有第三种可能性：元素类型可能是没有定义任何构造函数的类类型。这种情况下，标准库仍产生一个带初始值的对象，这个对象的每个成员进行了值初始化。

习题

习题 3.11 下面哪些 vector 定义不正确？

( a ) vector < vector < int > > ivec ;

( b ) vector < string > svec = ivec ;

( c ) vector < string > svec ( 10 ,” null ”);

习题 3.12 下列每个 vector 对象中元素个数是多少？各元素的值是什么？

(a) vector<int> ivec1;

(b) vector<int> ivec2(10);

(d) vector<string> svec1;

(e) vector<string> svec2(10);

(f) vector<string> svec3(10,”hello”);

3.3.2 vector 的操作

vector 标准库提供许多类似于 string 对象的操作，表 3 - 5 列出了几种最重要的 vector 操作。

表 3-5 vector 操作

v. empty()

如果 v 为空，则返回 true, 否则返回 false 。

v . size ()

返回 v 中元素的个数。

v . push _ back ( t )

在 v 的末尾增加一个值为 t 的元素。

v [ n ]

返回 v 中位置为 n 的元素。

v1 = v2

把 v1 的元素替换为 v2 中元素的副本。

v1 == v2

如果 v1 与 v2 相等，则返回 true 。

!=, <, <=, >, >=

保持这些操作符惯有的含义。

1. vector 对象的 size

empty 和 size 操作类似于 string 类型的相关操作（ 3 . 2 . 3 节）。成员函数 size 返回相应 vector 类定义的 size_type 的值。

使用 size_type 类型时，必须指出该类型是在哪里定义的。 vector 类型总是包括 vector 的元素类型：

vector<int>::size_type // ok

vector::size_type // error

2. 向 vector 添加元素

push_back() 操作接受一个元素值，并将它作为一个新的元素添加到 vector 对象的后面，也就是“ 插入（ push ）” 到 vector 对象的 “ 后面 ( back ) ” ：

// read words from the standard input and store them as elements in a vector

string word;

vector<string> text; // empty vector

while (cin >> word) {

text.push_back(word); // append word to text

}

该循环从标准输入读取一系列 string 对象，逐一追加到 vector 对象的后面。首先定义一个空的 vector 对象 text 。每循环一次就添加一个新元素到 vector 对象，并将从输入读取的 word 值赋予该元素。当循环结束时， text 就包含了所有读入的元素。

3. vector 的下标操作

vector 中的对象是没有命名的，可以按 vector 中对象的位置来访问它们。通常使用下标操作符来获取元素。 vector 的下标操作类似于 string 类型的下标操作 ( 3 .2 .3 节 ) 。

vector 的下标操作符接受一个值，并返回 vector 中该对应位置的元素。 vector 元素的位置从 0 开始。下例使用 for 循环把 vector 中的每个元素值都重置为 0 :

// reset the elements in the vector to zero

for (vector<int>::size_type ix = 0; ix != ivec.size(); ++ix)

ivec[ix] = 0;

和 string 类型的下标操作符一样， vector 下标操作的结果为左值，因此可以像循环体中所做的那样实现写入。另外，和 string 对象的下标操作类似，这里用 size_type 类型作为 vector 下标的类型。

在上例中，即使 ivec 为空， for 循环也会正确执行。 ivec 为空则调用 size 返回 0 ，并且 for 中的测试比较 ix 和 0 。第一次循环时，由于 ix 本身就是 0 ，则条件测试失败， for 循环体一次也不执行。

关键概念：安全的泛型编程

习惯于 C 或 Java 编程的 C ++ 程序员可能会觉得难以理解， for 循环的判断条件用 != 而不是用 < 来测试 vector 下标值是否越界。 C 程序员难以理解的还有，上例中没有在 for 循环之前就调用 size 成员函数并保存其返回的值，而是在 for 语句头中调用 size 成员函数。

C ++ 程序员习惯于优先选用 != 而不是 < 来编写循环判断条件。在上例中，选用或不用某种操作符并没有特别的取舍理由。学习完本书第二部分的泛型编程后，你将会明白这个习惯的合理性。

调用 size 成员函数而不保存它返回的值，在这个例子中同样不是必需的，但这反映了一个良好的编程习惯。在 C ++ 中，有些数据结构（如 vector ）可以动态增长。上例中循环仅需要读取元素，而不需要增加新的元素。但是，循环可以容易地增加新元素，如果确实增加了新元素的话，那么测试已保存的 size 值作为循环的结束条件就会有问题，因为没有将新加入的元素计算在内。所以我们倾向于在每次循环中测试 size 的当前值，而不是在进入循环时，存储 size 值的副本。

我们将在第 7 章学习到， C ++ 中有些函数可以声明为内联（ inline ）函数。编译器遇到内联函数时就会直接扩展相应代码，而不是进行实际的函数调用。像 size 这样的小库函数几乎都定义为内联函数，所以每次循环过程中调用它的运行时代价是比较小的。

4. 下标操作不添加元素

初学 C ++ 的程序员可能会认为 vector 的下标操作可以添加元素，其实不然：

vector<int> ivec; // empty vector

for (vector<int>::size_type ix = 0; ix != 10; ++ix)

ivec[ix] = ix; // disaster: ivec has no elements

上述程序试图在 ivec 中插入 10 个新元素，元素值依次为 0 到 9 的整数。但是，这里 ivec 是空的 vector 对象，而且下标只能用于获取已存在的元素。

这个循环的正确写法应该是：

for (vector<int>::size_type ix = 0; ix != 10; ++ix)

ivec.push_back(ix); // ok: adds new element with value ix

必须是已存在的元素才能用下标操作符进行索引。通过下标操作进行赋值时，不会添加任何元素。

警告：仅能对确知已存在的元素进行下标操作