vector使用上的细节一览

本文是写给那些，会使用vector，但是对vector的细节，了解不多的人。所以对于vector基本的操作如insert()，push_back(),emplace(),begin(),clear(),此处不再解释。本文重点介绍：vector的结构，vector的动态扩容机制，vector的使用场景，还有一些注意事项。

vector即动态数组，它的动态，基于它的动态扩容机制。本质上它还是一个数组，是连续存储在内存空间中的，他在内存中的结构如下：

图2 vector 的三个指针，分别指向vector的三处关键节点

vector内部有三个迭代器维护着vector的缓存区域：

• _M_start：它指向vector缓存区的第一个对象。

• _M_finish:它指向vector缓存区中已插入的最后一个对象的下一个内存块。

• _M_end_of_storage,它指向vector缓存区的末端（指向的是已分配内存的下一个块）。

vector扩容，获取大小，获取容量，判空，这些基础操作，都是根据这三个迭代器设计的。

_M_finish和 _M_end_of_storage指向的内存块是一样的时候,就会触发内存扩容。

_M_finish和 _M_end_of_storage指向的内存块是一样的时候，也就是当 vector 的大小和容量相等（size==capacity）时，再向其添加对象，那么 vector 就需要扩容。vector 容器扩容的过程需要经历以下 3 步：

1. 依据当前对象的个数，重新申请更大的内存空间（依据不同的编译器，可能为当前对象的1.5倍或者2倍）；

2. 将旧内存空间中的数据，按原有顺序移动到新的内存空间中（拷贝）；

3. 将旧的内存空间释放。

这也就解释了，为什么 vector 容器在进行插入后，与其相关的指针、引用以及迭代器可能会失效的原因。原先指向的空间已经被释放了。那么指针或者引用也就会失效。

同时可以预测，vector 扩容非常耗时的。为了降低再次分配内存空间时的成本，每次扩容时 vector 都会申请比用户需求量更多的内存空间，以便后期使用。同时这个内存空间又不能过大，造成申请到的内存，迟迟得不到利用，造成内存的浪费。一个比较合理的值是1.5倍。具体为何选择1.5作为增长因子。在此处有详细的解释：(14条消息) STL中vector 扩容为什么要以1.5倍或者2倍扩容？bryant-xw的博客-CSDN博客vector扩容为什么是两倍

由vector的结构特点：简单，顺序存储。决定了他查找的效率较优，而插入删除的效率较差，因为插入删除会造成多个对象的移动。因此它适用于：在某一特定范围内，经常进行查询，但是很少对这个范围进行扩大或减小。

比如：当班里有100个人，我们需要不断查看这100个人的某项数据，这时我们使用vector最好。因为这就是相对于某个范围。

vector容器提供了 insert() 和 emplace() 这 2 个成员函数，用来实现在容器指定位置处插入对象。总体来说，insert()支持的插入方式更多，功能更加强大(insert()底层调用了emplace())，功能如下所示。而emplace()一次只能插入一个对象，但是支持直接传入classT的构造函数的参数,在要插入的位置直接构造对象。

insert() 函数的功能是在 vector 容器的指定位置插入一个或多个对象。该函数的语法格式有多种：

下面的例子，演示了如何使用 insert() 函数向 vector 容器中插入对象:

#include
#include
using namespace std;
​
class Example{
    public:
    Example(int x,int y):a(x),b(y){
        cout<<"构造函数"<v;
    auto it=v.begin();
    Example e(3,2);
    Example x(3,2);
    vector arr={e,x};
    cout<<"insert(pos,elem):"< 
emplace() 
emplace() 用于在 vector 容器指定位置之前插入一个新的对象。
 
该函数的语法格式如下：
 
1.iterator emplace (const_iterator pos, args...);
 
其中，pos 为指定插入位置的迭代器；args... 表示与新插入对象的构造函数相对应的多个参数，args可以只填入一个对象本身，那么他会直接将该对象在指定位置拷贝；该函数会返回表示新插入对象位置的迭代器。关于args...，使用了C++11中的变参模板，此处不介绍。感兴趣的同学可以自行查找。
 
2.vector的初始化 
初始化时需要注意，初始化后的vector，他的size==capcity。即他的每一个对象都非空。此时要给他增加对象，执行insert（）或者emplace（），都会引起扩容。
 
vector vec1;//不带参数的构造函数初始化。
​
vector vec2(5);//带参数的构造函数初始化。
​
vector vec3(5,1);//带参数,且设置初始值的构造函数初始化。
​
vector vec4={1,2,3};//通过初始化列表初始化。
​
int arr[5]={1,2,3,4,5};
vector vec5(arr,arr+5);//通过数组地址初始化。
​
vector vec6(vec5);//通过同类型的vector初始化。
​
vectorvec7(vec6.begin(),vec6.end());//通过同类型vector的指定范围初始化(指定迭代器)。
​
//补充：二维数组初始化
int length=5;
int width=4;
vector>vec8(width,vector(length,0));//第二个参数称为匿名对象，他的生存周期，仅仅在这一行语句中
 
3.vector访问指向迭代器的对象 
    vectorv(10);
    auto it=v.begin();
    cout<<(*it).a< 
通过迭代器访问对象，需要使用解引用符*，如果对象非内置类型，那么还需要加上（）以访问对象的成员。
 
4.vector的迭代器失效 
vecto迭代器是原生态类型的指针，迭代器失效，可以认为是指针失效，如果指针失效则是指针指向了一段非法的空间，说明该空间已经被释放了。由此可以推出是vector中的空间改变了引起的迭代器失效，那么便是vector中的接口操作改变了vector中的空间，在此归类出三种可能会引起迭代器失效的操作：
 
（1） 扩容操作可能会引起迭代器失效： vector中涉及到扩容的接口方法：resize() / reserve() / push_back() / insert() / assign() /emplace()/emplace_back()、下面演示insert（）方法引起迭代器失效：
 
 
 
引起迭代器失效：
 
（2）vector之中的删除方法：erase()/pop_back()。下面演示erase()方法引起迭代器失效：
 
int main()
{  
    vectorv(2);
    auto it=v.end();
    Example e(2,3);
    v.erase(it);
    cout<<(*it).a< 
引起迭代器失效：
 
 
(3)swap()/clear()，也会引起迭代器失效。
 
解决迭代器失效：
 
在有可能引起迭代器失效的位置，重新对迭代器进行赋值。
 
int main()
{  
    vectorv(2);
    auto it=v.end();
    Example e(2,3);
    v.erase(it);
    it=v.end();
    cout<<(*it).a< 
小技巧：
 
当时用 erase（it++)删除it指向的对象时，迭代器会指向下一个对象，不会失效。
 
这是因为，后缀形式++运算符的内部实现类似：
 
const int int::operator++(int) //函数返回值是一个非左值型的，与前缀形式的差别所在。
{//函数带参，说明有另外的空间开辟   
    int oldValue = *this;  
    (*this)+=1;  // 增加1   
    return oldValue;  // 返回old的值
 }
 
它使用一个临时变量保存了原先的迭代器，再将it后移一位，并返回这个临时变量，这样删除该元素，不会使这个迭代器失效，因为这个时候它已经指向了下一个对象。
 
这样便可以解决迭代器失效的问题。
 
 
本blog的部分图片，文字参考：
 
C语言中文网：C语言程序设计门户网站(入门教程、编程软件)
 
vector 容器初始化的几种方式_xixi up!的博客-CSDN博客_vector容器初始化
 
vector迭代器失效_小明学编程~的博客-CSDN博客