【C++】vector常用方法总结

📝前言：
在C++中string常用方法总结中我们讲述了string的常见用法，vector中许多接口与string类似，作者水平有限，所以这篇文章我们主要通过读vector官方文档的方式来学习vector中一些较为常见的重要用法。

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一，vector的定义

vector原型：template < class T, class Alloc = allocator<T> > class vector; // generic template

也就是说vector是一个模板，T可以是任意类型，如int，string，甚至是vector<int>（此时是一个二维数组）

特点：

• 动态大小：vector可以在运行时按需调整大小，可以添加或移除元素。
• 随机访问：能在常数时间内通过索引访问任意元素。
• 连续存储：元素在内存中连续存储
• 自动内存管理：vector会自动处理内存分配和释放

1. vector的构造函数

const allocator_type& alloc = allocator_type()是一个有关内存分配的参数，它的作用是指定 vector 所使用的内存分配器。内存分配器负责管理 vector 内部元素存储所需的内存。（在这里我们先不管它）

1. vector()是vector的无参默认构造，会创建一个空的vector对象
2. vector (size_type n, const value_type& val = value_type())构造并初始化n个val。
   这里的value_type()是调用value_type的构造函数，用匿名对象来初始化val。（对于内置类型，为了统一，内置类型也会有默认构造，不过默认构造不做任何处理，如：int a = int()这里相当于用0来初始化a）
3. vector (InputIterator first, InputIterator last)用区间迭代器初始化构造（注意是左闭右开原则）
4. vector (const vector& x)拷贝构造（深拷贝）

2. 迭代器

vector也有和string类似的迭代器，值得注意的是end和rend的位置

3. 容量操作

接口	接口说明
size	获取元素个数
capacity	获取容量大小
empty	判断是否为空
reserve	改变capacity
resize	改变size

这些接口和方法的特性和string一样就不过多赘述

4. 增删查改操作

接口	接口说明
push_back	尾插
pop_back	尾删
find	查找
insert	在position插入val（原来position位置的元素后移）
erase	从position位置开始删除数据
swap	交换两个vector的数据空间
operator[]	像数组一样访问

注意find是算法模块实现，不是vector的成员接口。这些接口和方法的特性和string一样就不过多赘述

5. 迭代器失效问题

在使用vector的迭代器时，若容器的底层空间改变（如扩容），就可能导致迭代器失效。
迭代器失效就是：迭代器已经不是指向原来的数据，此时意义发生改变（可能指向别的位置，也可能是随机值）

迭代器失效后，我们就不能访问原来已经失效的的迭代器。在vs中会强制检查，访问即报错，但是在Linux中不强制检查。

5.1. 插入元素引发的迭代器失效

当在vector里插入元素时，若insert操作致使容器重新分配内存（扩容），那么所有指向该容器的迭代器都会失效。这是因为重新分配内存时，容器中的元素会被移动到新的内存位置，而原来的迭代器依旧指向旧的内存地址，原来的地址又被释放，此时就指向随机值了（类似野指针）。

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    auto it = vec.begin();
    // 插入元素可能导致内存重新分配
    vec.insert(vec.begin(), 0); 
    // 此时 it 已经失效，不能再使用
    // std::cout << *it << std::endl; // 错误：使用失效的迭代器
    return 0;
}

5.2. 删除元素导致的迭代器失效

从vector中删除元素时，被删除元素及其后面的所有迭代器都会失效。因为删除元素后，后面的元素会向前移动填补空缺，原有的迭代器指向的位置不再正确。

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    auto it = vec.begin() + 1;
    // 删除元素
    vec.erase(vec.begin()); 
    // 此时 it 已经失效，不能再使用
    // std::cout << *it << std::endl; // 错误：使用失效的迭代器
    return 0;
}

5.3. 调整容器大小引起的迭代器失效

调用vector的resize、reserve等方法改变容器大小时，若触发了内存重新分配，所有迭代器都会失效。

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    auto it = vec.begin();
    // 调整容器大小可能导致内存重新分配
    vec.resize(10); 
    // 此时 it 已经失效，不能再使用
    // std::cout << *it << std::endl; // 错误：使用失效的迭代器
    return 0;
}

5.4. 避免迭代器失效的方法

1. 插入元素时

插入元素后，使用插入操作返回的迭代器来更新原有的迭代器。

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    auto it = vec.begin();
    // 插入元素并更新迭代器
    it = vec.insert(it, 0); 
    std::cout << *it << std::endl; // 正确：使用更新后的迭代器
    return 0;
}

2. 删除元素时

删除元素后，使用删除操作返回的迭代器来更新原有的迭代器。

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    auto it = vec.begin() + 1;
    // 删除元素并更新迭代器
    it = vec.erase(vec.begin()); 
    std::cout << *it << std::endl; // 正确：使用更新后的迭代器
    return 0;
}

3. 调整容器大小时

在调用resize、reserve等方法后，若发生了内存重新分配，要重新获取迭代器。

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    auto it = vec.begin();
    vec.resize(10);
    // 重新获取迭代器
    it = vec.begin(); 
    std::cout << *it << std::endl; // 正确：使用更新后的迭代器
    return 0;
}

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