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【C++】动态数组vector的使用

news 2025/9/15 5:50:06

vector的方法

std::vector 是 C++ 标准库中最常用的动态数组容器，提供了丰富的成员方法来管理元素和内存。以下按功能分类列出核心常用方法，方便快速查阅：

一、基础属性与状态查询

size()：返回当前容器中元素的个数（无符号类型 size_t）。
empty()：判断容器是否为空（为空返回 true，否则 false，效率比 size() == 0 更高）。
capacity()：返回容器当前已分配的内存可容纳的元素个数（大于等于 size()，体现 “预分配内存” 特性）。
max_size()：返回容器理论上可容纳的最大元素个数（受系统内存限制，通常无需关注）。

二、元素访问

operator[](size_t pos)：通过下标访问指定位置（pos）的元素，不检查下标合法性（越界会导致未定义行为）。
at(size_t pos)：通过下标访问元素，会检查下标合法性（越界时抛出 out_of_range 异常，更安全）。
front()：返回容器中第一个元素的引用（容器非空时使用，否则未定义）。
back()：返回容器中最后一个元素的引用（容器非空时使用，否则未定义）。
data()：返回指向容器底层数组首元素的指针（可用于兼容 C 风格数组操作）。

三、元素修改（增删改）

添加元素

push_back(const T& val)：在容器末尾添加一个元素（val 的拷贝），内存不足时会自动扩容。
emplace_back(Args&&... args)：在容器末尾直接构造一个元素（无需先创建临时对象，效率比 push_back 高，C++11 及以后支持）。
insert(iterator pos, const T& val)：在迭代器 pos 指向的位置插入一个元素（val 的拷贝），插入后原迭代器可能失效（需重新获取）。

删除元素

pop_back()：删除容器最后一个元素（不返回该元素，容器非空时使用，否则未定义）。
erase(iterator pos)：删除迭代器 pos 指向的单个元素，返回指向删除位置下一个元素的迭代器（原迭代器失效）。
erase(iterator first, iterator last)：删除 [first, last) 区间内的所有元素，返回指向区间末尾下一个元素的迭代器。
clear()：删除容器中所有元素（size() 变为 0，但 capacity() 不变，内存未释放）。

其他修改

assign(iterator first, iterator last)：用 [first, last) 区间的元素替换容器中所有现有元素（会清空原元素）。
assign(size_t n, const T& val)：用 n 个值为 val 的元素替换容器中所有现有元素。

四、内存管理

reserve(size_t new_cap)：预分配内存，使容器的 capacity() 至少为 new_cap（仅当 new_cap > 当前 capacity() 时生效，用于减少扩容次数，提升效率）。
shrink_to_fit()：将容器的 capacity() 缩减至与 size() 一致（释放多余内存，C++11 及以后支持，仅为 “建议”，编译器可能不执行）。
resize(size_t new_size)：调整容器的 size() 为 new_size：
- 若 new_size > 当前 size()：新增元素默认初始化（内置类型为 0，类类型调用默认构造）。
- 若 new_size < 当前 size()：删除末尾多余元素。

五、迭代器（遍历与定位）

begin() / end()：
- begin()：返回指向容器第一个元素的迭代器（可读可写，非 const 容器用）。
- end()：返回指向容器末尾（最后一个元素的下一个位置）的迭代器（不可访问元素，仅用于标记范围）。
- cbegin() / cend()：返回只读迭代器（const 迭代器，即使容器非 const，也只能读元素，不能修改）。
- rbegin() / rend()：返回反向迭代器（从容器末尾向开头遍历，rbegin() 指向最后一个元素，rend() 指向第一个元素的前一个位置）。

六、容器操作

swap(vector& other)：交换当前容器与 other 的所有元素和内存（效率极高，仅交换底层指针，不拷贝元素）。
emplace(iterator pos, Args&&... args)：在迭代器 pos 指向的位置直接构造一个元素（类似 emplace_back，但支持指定位置，C++11 及以后）。

示例代码

#include<bits/stdc++.h>using namespace std;int main() {// vector的使用vector<int> vec;vec.push_back(10); // 末尾添加10vec.push_back(20); // 末尾添加10cout << "vec.size=" << vec.size() << endl;cout << "vec.at(1)=" << vec.at(1) << endl;vec.insert(vec.begin(), 5); // 开头插入5vec.pop_back(); // 删除末尾for(int i = 0; i < vec.size(); i++) {cout << vec[i] << " ";}return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

在vector里使用struct

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;struct Person {string name;int age;Person(string name, int age): name(name), age(age) {}void print() {cout << "Name: " << name << "Age: " << age << endl;}
};int main() {// vector的使用 - intvector<int> vec;vec.push_back(10); // 末尾添加10vec.push_back(20); // 末尾添加10cout << "vec.size=" << vec.size() << endl;cout << "vec.at(1)=" << vec.at(1) << endl;vec.insert(vec.begin(), 5); // 开头插入5vec.pop_back(); // 删除末尾for(int i = 0; i < vec.size(); i++) {cout << vec[i] << " ";}cout << endl;cout << "----------------------------" << endl;// vector的使用 - structvector<Person> people;people.push_back(Person("小猫咪", 25));for (auto & p : people) { // const& 避免拷贝，提高效率p.print();  // 直接访问每个 Person 对象}// 查找姓名为 "大老虎" 的人string targetName = "大老虎";bool isfind = false;for(int i = 0; i < people.size(); i++) {Person p = people[i];if(p.name == targetName) {cout << "Finded! ";p.print();isfind = true;break;}}if(!isfind) {cout << targetName << "Not Found!" << endl;}// 添加大老虎people.push_back(Person("大老虎", 45));// 删除第一位的人people.erase(people.begin() + 0);for(auto it = people.begin(); it != people.end(); ++it) {it->print();}cout << "----------------------------" << endl;return 0;
}