c++ std::vector使用笔记

std::vector 是 C++ 标准库中的一个动态数组容器，提供了丰富的接口来管理容量、插入、删除和访问元素。以下是对你提到的接口的详细说明和使用示例：

1. 容量相关接口

• capacity(): 返回当前 vector 分配的存储空间大小（以元素数量计），即在不重新分配内存的情况下可以容纳的元素数量。

  std::vector<int> vec;
  vec.reserve(100);  // 预留 100 个元素的空间
  std::cout << "Capacity: " << vec.capacity() << std::endl;  // 输出: Capacity: 100
  

• reserve(size_type n): 预留至少能容纳 n 个元素的内存空间。如果 n 大于当前容量，vector 会重新分配内存以增加容量。

  std::vector<int> vec;
  vec.reserve(100);  // 预留 100 个元素的空间
  

• shrink_to_fit(): 请求移除未使用的容量，使 capacity() 等于 size()。这个请求是非强制的，具体实现可能会忽略。

  std::vector<int> vec(100);
  vec.resize(10);  // 缩小 size 到 10
  vec.shrink_to_fit();  // 请求缩小容量
  std::cout << "Capacity after shrink: " << vec.capacity() << std::endl;  // 输出: Capacity after shrink: 10
  

2. 附加元素接口

• push_back(const T& value): 在 vector 的末尾添加一个元素。

  std::vector<int> vec;
  vec.push_back(10);  // vec: [10]
  vec.push_back(20);  // vec: [10, 20]
  

• emplace_back(Args&&... args): 在 vector 的末尾就地构造一个元素，避免了不必要的拷贝或移动操作。

  std::vector<std::string> vec;
  vec.emplace_back("Hello");  // vec: ["Hello"]
  vec.emplace_back("World");  // vec: ["Hello", "World"]
  

3. 元素插入接口

• insert(iterator pos, const T& value): 在指定位置 pos 前插入一个元素。

  std::vector<int> vec = {1, 3};
  vec.insert(vec.begin() + 1, 2);  // vec: [1, 2, 3]
  

• emplace(iterator pos, Args&&... args): 在指定位置 pos 前就地构造一个元素。

  std::vector<std::string> vec = {"Hello", "World"};
  vec.emplace(vec.begin() + 1, "C++");  // vec: ["Hello", "C++", "World"]
  

4. 元素删除接口

• pop_back(): 删除 vector 的最后一个元素。

  std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
  vec.pop_back();  // vec: [1, 2]
  

• erase(iterator pos): 删除指定位置 pos 的元素。

  std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
  vec.erase(vec.begin() + 1);  // vec: [1, 3]
  

• erase(iterator first, iterator last): 删除范围 [first, last) 内的元素。

  std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4};
  vec.erase(vec.begin() + 1, vec.begin() + 3);  // vec: [1, 4]
  

• clear(): 清空 vector 中的所有元素。

  std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
  vec.clear();  // vec: []
  

5. 元素访问接口

• operator[]: 通过下标访问元素，不进行边界检查。

  std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
  int x = vec[1];  // x = 2
  

• at(size_type pos): 通过下标访问元素，进行边界检查，如果 pos 超出范围则抛出 std::out_of_range 异常。

  std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
  int x = vec.at(1);  // x = 2
  

• front(): 返回 vector 的第一个元素。

  std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
  int x = vec.front();  // x = 1
  

• back(): 返回 vector 的最后一个元素。

  std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
  int x = vec.back();  // x = 3
  

• data(): 返回指向 vector 内部数组的指针。

  std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
  int* p = vec.data();  // p 指向 vec 的内部数组
  

6. 容量相关

• empty(): 判断 vector 是否为空。

  std::vector<int> vec;
  if (vec.empty()) {
      std::cout << "Vector is empty" << std::endl;
  }
  

• size(): 返回 vector 中当前元素的数量。

  std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
  std::cout << "Size: " << vec.size() << std::endl;  // 输出: Size: 3
  

• max_size(): 返回 vector 可以容纳的最大元素数量。

  std::vector<int> vec;
  std::cout << "Max size: " << vec.max_size() << std::endl;
  

总结

std::vector 提供了丰富的接口来管理动态数组的容量、插入、删除和访问元素。合理使用这些接口可以有效地管理内存并提高代码的性能。