STL vector 容器介紹

A Presentation of the STL Vector Container (By Nitron)

翻譯 masterlee

介紹std::vector，而且討論它在STL中的算法和條件函數remove_if()。

 

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介紹

這篇文章的目的是爲了介紹std::vector，如何恰當地使用它們的成員函數等操做。本文中還討論了條件函數和函數指針在迭代算法中使用，如在remove_if()和for_each()中的使用。經過閱讀這篇文章讀者應該可以有效地使用vector容器，並且應該不會再去使用C類型的動態數組了。

 

Vector總覽

vector是C++標準模板庫中的部份內容，它是一個多功能的，可以操做多種數據結構和算法的模板類和函數庫。vector之因此被認爲是一個容器，是由於它可以像容器同樣存放各類類型的對象，簡單地說，vector是一個可以存聽任意類型的動態數組，可以增長和壓縮數據。

爲了可使用vector，必須在你的頭文件中包含下面的代碼：

#include <vector>

 

vector屬於std命名域的，所以須要經過命名限定，以下完成你的代碼：

using std::vector; vector<int> vInts;

 

或者連在一塊兒，使用全名：

std::vector<int> vInts;

 

建議使用全局的命名域方式：

using namespace std;

 

在後面的操做中全局的命名域方式會形成一些問題。vector容器提供了不少接口，在下面的表中列出vector的成員函數和操做。

 

Vector成員函數

函數	表述
c.assign(beg,end) c.assign(n,elem)	將[beg; end)區間中的數據賦值給c。 將n個elem的拷貝賦值給c。
c.at(idx)	傳回索引idx所指的數據，若是idx越界，拋出out_of_range。
c.back()	傳回最後一個數據，不檢查這個數據是否存在。
c.begin()	傳回迭代器重的可一個數據。
c.capacity()	返回容器中數據個數。
c.clear()	移除容器中全部數據。
c.empty()	判斷容器是否爲空。
c.end()	指向迭代器中的最後一個數據地址。
c.erase(pos) c.erase(beg,end)	刪除pos位置的數據，傳回下一個數據的位置。 刪除[beg,end)區間的數據，傳回下一個數據的位置。
c.front()	傳回地一個數據。
get_allocator	使用構造函數返回一個拷貝。
c.insert(pos,elem) c.insert(pos,n,elem) c.insert(pos,beg,end)	在pos位置插入一個elem拷貝，傳回新數據位置。 在pos位置插入n個elem數據。無返回值。 在pos位置插入在[beg,end)區間的數據。無返回值。
c.max_size()	返回容器中最大數據的數量。
c.pop_back()	刪除最後一個數據。
c.push_back(elem)	在尾部加入一個數據。
c.rbegin()	傳回一個逆向隊列的第一個數據。
c.rend()	傳回一個逆向隊列的最後一個數據的下一個位置。
c.resize(num)	從新指定隊列的長度。
c.reserve()	保留適當的容量。
c.size()	返回容器中實際數據的個數。
c1.swap(c2) swap(c1,c2)	將c1和c2元素互換。 同上操做。
vector<Elem> c vector <Elem> c1(c2) vector <Elem> c(n) vector <Elem> c(n, elem) vector <Elem> c(beg,end) c.~ vector <Elem>()	建立一個空的vector。 複製一個vector。 建立一個vector，含有n個數據，數據均已缺省構造產生。 建立一個含有n個elem拷貝的vector。 建立一個以[beg;end)區間的vector。 銷燬全部數據，釋放內存。

 

Vector操做

函數	描述
operator[]	返回容器中指定位置的一個引用。

 

建立一個vector

vector容器提供了多種建立方法，下面介紹幾種經常使用的。

建立一個Widget類型的空的vector對象：

vector<Widget> vWidgets; //     ------ //      | //      |- Since vector is a container, its member functions //         operate on iterators and the container itself so //         it can hold objects of any type.

 

建立一個包含500個Widget類型數據的vector：

vector<Widget> vWidgets(500);

 

建立一個包含500個Widget類型數據的vector，而且都初始化爲：

vector<Widget> vWidgets(500, Widget(0));

 

建立一個Widget的拷貝：

vector<Widget> vWidgetsFromAnother(vWidgets);

 

向vector添加一個數據

vector添加數據的缺省方法是push_back()。push_back()函數表示將數據添加到vector的尾部，並按須要來分配內存。例如：向vector<Widget>中添加10個數據，須要以下編寫代碼：

for(int i= 0;i<10; i++)     vWidgets.push_back(Widget(i));

 

獲取vector中制定位置的數據

不少時候咱們沒必要要知道vector裏面有多少數據，vector裏面的數據是動態分配的，使用push_back()的一系列分配空間經常決定於文件或一些數據源。若是你想知道vector存放了多少數據，你可使用empty()。獲取vector的大小，可使用size()。例如，若是你想獲取一個vector v的大小，但不知道它是否爲空，或者已經包含了數據，若是爲空想設置爲-1，你可使用下面的代碼實現：

int nSize = v.empty() ? -1 : static_cast<int>(v.size());

 

訪問vector中的數據

使用兩種方法來訪問vector。

一、   vector::at()

二、   vector::operator[]

operator[]主要是爲了與C語言進行兼容。它能夠像C語言數組同樣操做。但at()是咱們的首選，由於at()進行了邊界檢查，若是訪問超過了vector的範圍，將拋出一個例外。因爲operator[]容易形成一些錯誤，全部咱們不多用它，下面進行驗證一下：

分析下面的代碼：

vector<int> v; v.reserve(10);   for(int i=0; i<7; i++)     v.push_back(i);   try {  int iVal1 = v[7];  // not bounds checked - will not throw  int iVal2 = v.at(7); // bounds checked - will throw if out of range } catch(const exception& e) {  cout << e.what(); }

 

咱們使用reserve()分配了10個int型的空間，但並不沒有初始化。以下圖所示：

你能夠在這個代碼中嘗試不一樣條件，觀察它的結果，可是不管什麼時候使用at()，都是正確的。

 

刪除vector中的數據

vector可以很是容易地添加數據，也能很方便地取出數據，一樣vector提供了erase()，pop_back()，clear()來刪除數據，當你刪除數據的時候，你應該知道要刪除尾部的數據，或者是刪除全部數據，仍是個別的數據。在考慮刪除等操做以前讓咱們靜下來考慮一下在STL中的一些應用。

 

Remove_if()算法

如今咱們考慮操做裏面的數據。若是要使用remove_if()，咱們須要在頭文件中包含以下代碼：：

#include <algorithm>

 

         Remove_if()有三個參數：

一、   iterator _First：指向第一個數據的迭代指針。

二、   iterator _Last：指向最後一個數據的迭代指針。

三、   predicate _Pred：一個能夠對迭代操做的條件函數。

 

條件函數

條件函數是一個按照用戶定義的條件返回是或否的結果，是最基本的函數指針，或者是一個函數對象。這個函數對象須要支持全部的函數調用操做，重載operator()()操做。remove_if()是經過unary_function繼承下來的，容許傳遞數據做爲條件。

例如，假如你想從一個vector<CString>中刪除匹配的數據，若是字串中包含了一個值，從這個值開始，從這個值結束。首先你應該創建一個數據結構來包含這些數據，相似代碼以下：

#include <functional> enum findmodes {  FM_INVALID = 0,  FM_IS,  FM_STARTSWITH,  FM_ENDSWITH,  FM_CONTAINS }; typedef struct tagFindStr {  UINT iMode;  CString szMatchStr; } FindStr; typedef FindStr* LPFINDSTR;

 

而後處理條件判斷：

class FindMatchingString     : public std::unary_function<CString, bool> {     public:   FindMatchingString(const LPFINDSTR lpFS) : m_lpFS(lpFS) {}       bool operator()(CString& szStringToCompare) const   {      bool retVal = false;        switch(m_lpFS->iMode)      {      case FM_IS:        {          retVal = (szStringToCompare == m_lpFDD->szMatchStr);          break;        }      case FM_STARTSWITH:        {          retVal = (szStringToCompare.Left(m_lpFDD->szMatchStr.GetLength())                == m_lpFDD->szWindowTitle);          break;        }      case FM_ENDSWITH:        {          retVal = (szStringToCompare.Right(m_lpFDD->szMatchStr.GetLength())                == m_lpFDD->szMatchStr);          break;        }      case FM_CONTAINS:        {          retVal = (szStringToCompare.Find(m_lpFDD->szMatchStr) != -1);          break;        }      }              return retVal;  }         private:     LPFINDSTR m_lpFS; };

 

經過這個操做你能夠從vector中有效地刪除數據：

// remove all strings containing the value of // szRemove from vector<CString> vs.   FindStr fs; fs.iMode = FM_CONTAINS; fs.szMatchStr = szRemove;   vs.erase(std::remove_if(vs.begin(), vs.end(), FindMatchingString(&fs)), vs.end());

 

Remove_if()能作什麼？

你可能會疑惑，對於上面那個例子在調用remove_if()的時候還要使用erase()呢？這是由於你們並不熟悉STL中的算法。Remove(),remove_if()等全部的移出操做都是創建在一個迭代範圍上的，那麼不能操做容器中的數據。因此在使用remove_if()，實際上操做的時容器裏數據的上面的。思考上面的例子：

一、   szRemove = 「o」.

二、   vs見下面圖表中的顯示。

觀察這個結果，咱們能夠看到remove_if()其實是根據條件對迭代地址進行了修改，在數據的後面存在一些殘餘的數據，那些須要刪除的數據。剩下的數據的位置可能不是原來的數據，但他們是不知道的。

調用erase()來刪除那些殘餘的數據。注意上面例子中經過erase()刪除remove_if()的結果和vs.enc()範圍的數據。

 

壓縮一個臃腫的vector

不少時候大量的刪除數據，或者經過使用reserve()，結果vector的空間遠遠大於實際須要的。全部須要壓縮vector到它實際的大小。resize()可以增長vector的大小。Clear()僅僅可以改變緩存的大小，全部的這些對於vector釋放內存等九很是重要了。如何來解決這些問題呢，讓咱們來操做一下。

咱們能夠經過一個vector建立另外一個vector。讓咱們看看這將發生什麼。假定咱們已經有一個vector v，它的內存大小爲1000，當咱們調用size()的時候，它的大小僅爲7。咱們浪費了大量的內存。讓咱們在它的基礎上建立一個vector。

std::vector<CString> vNew(v); cout << vNew.capacity();

 

vNew.capacity()返回的是7。這說明新建立的只是根據實際大小來分配的空間。如今咱們不想釋放v，由於咱們要在其它地方用到它，咱們可使用swap()將v和vNew互相交換一下？

vNew.swap(v);     cout << vNew.capacity();     cout << v.capacity();

 

有趣的是：vNew.capacity()是1000，而v.capacity()是7。

如今是達到個人目的了，可是並非很好的解決方法，咱們能夠像下面這麼寫：

std::vector<CString>(v).swap(v);

     

你能夠看到咱們作了什麼？咱們建立了一個臨時變量代替那個命名的，而後使用swap(),這樣咱們就去掉了沒必要要的空間，獲得實際大小的v。

 

結論

我但願這個文檔能夠給那些使用STL vector容器的開發者頗有價值的參考。我也但願經過閱讀這篇文章你能夠放心地使用vector來代替C語言中的數據了。