剖析C++ 動態數組 vector

 

     vector是c++標準模板庫中的一個容器，簡單來說，vector是一個能夠存放多種類型的動態數組，前提是每個vector只能裝一個類型，說到這裡提一下python的列表和元組，個人認為python的列表要比C++和java的容器好用的多，比如java，從1.5開始支援泛型程式設計，更安全了，但是編譯的時候還是不帶泛型。python中的列表和元組是沒有類型限制的，比如，我在列表中存了一個整形數（python2.5），然後我再存一個字元型也沒有問題，python對列表中的資料類型沒有限制。為什麼python能這麼玩，下篇部落格會專門介紹，python的內建資料類型和用法以及python的一些有趣的bug。

1.vector的資料結構：vector是在記憶體中開闢連續的儲存區，其基本資料結構是順序表，這種資料結構的優點：查詢快，快速定位某個元素的位置，不用挨個遍曆，但是插入慢，因為我在某個位置插入一個元素要移動後面的所有元素的位置，這讓我想到N多老生常談的面試題，比如像java中的ArrayList何LinkedList的區別。其實其本質都是考資料結構的順序表和線性表。

2.vector的屬性：vector之所以稱之為動態數組，要從動態和數組2個角度考慮，所謂動態，就是可以動態擴充，比如vector中有size()方法，返回vector中資料的個數還有capacity()方法，返回此vector的容量，這兩個方法的區別是：就像一個杯子，當前裝了多少水用size(),能裝多少水用capacity()方法：上段代碼，看看vector是怎麼動態追加的：

 

 

  
//============================================================================  
  
// Name        : test.cpp  
  
// Author      : zhangpeng  
  
// Version     :  
  
// Copyright   : Your copyright notice  
  
// Description : vector in C++, Ansi-style  
  
//============================================================================  
  
 
  
#include<stdio.h>  
  
#include<vector>  
  
using namespace std;  
  
extern "C" 
  
typedef vector<int> vec;  
  
 
  
int main() {  
  
    vec va;
  
 va.reserve(20);  
  
    printf("va capacity %d /n",va.capacity());  
  
    printf("va size %d /n",va.size());  
  
    for(int i = 0; i < 30; i++){  
  
        va.push_back(i);  
  
    }  
  
    printf("va capacity %d /n",va.capacity());  
  
    printf("va size %d /n",va.size());  
  
    return 0;  
  
} 
 

輸出結果是:

va capacity 20 
va size 0 
va capacity 40 
va size 30

     這段代碼的意思是：我先設定vector的容量為20（在用reserve()申請緩衝區，這個緩衝區是根據vector內部的動態數組確定大小的），size為0,然後我在va中追加30個元素，然後可以看到，capacity是動態增長的，當vector中的緩衝不夠用的時候，它就會動態把自己的容量擴大1.5到2倍（有些書上說擴大2倍，其實不確切，或者作者沒寫過代碼），當擴大緩衝區的時候，先建立空的緩衝區，然後把值拷貝到新的緩衝區中，這樣的操作讓我想到了hibernate的merge()方法，這樣的操作有弊端，比如我操作大對象，這樣的話效率不高，操作基礎資料型別 (Elementary Data Type)要好些，那我們遇見複雜物件資料類型怎麼辦呢？我們可以操作該對象的指標，就是vector中存指標，這樣效率會明顯提升。

    vector中的四個相關成員函數:size() 和capacity()剛才已經介紹過了，現在介紹一下reserve和resize() ,

    reserve(n):強制vector把它的容量改為至少n個，如果當前容量大於n，澤vector忽略此操作，如果當前容量小於等於n則vector被強迫重新分配一次，因為他的容量要增加.

    resize(n):如果當前大小超出，則銷毀超出部分，如果當前大小小於n，則增加預設值。

3.vector成員函數的其他動作：

c.assign(beg,end) c.assign(n,elem)

將(beg; end)區間中的資料賦值給c。將n個elem的拷貝賦值給c。

c.at(idx) // 建議用這種操作，不要去下標。 

傳回索引idx所指的資料，如果idx越界，拋出out_of_range。

c.back()

傳回最後一個資料，不檢查這個資料是否存在。

c.begin()

傳回迭代器中的第一個資料地址。 

c.clear()

移除容器中所有資料。

c.empty()

判斷容器是否為空白。

c.end() //指向迭代器中末端元素的下一個，指向一個不存在元素。

c.erase(pos) //　刪除pos位置的資料，傳回下一個資料的位置。

c.erase(beg,end)

刪除[beg,end)區間的資料，傳回下一個資料的位置。

c.front()

傳回第一個資料。

get_allocator

使用建構函式返回一個拷貝。

c.insert(pos,elem) //在pos位置插入一個elem拷貝，傳回新資料位元置

c.insert(pos,n,elem) //在pos位置插入n個elem資料,無傳回值

c.insert(pos,beg,end) //在pos位置插入在[beg,end)區間的資料。無傳回值

c.max_size()

c.~vector<type> 記憶體銷毀

4.vector的迭代器：

vector必須支援迭代功能，說到迭代功能，不得不說下STL種的迭代器。

迭代器中STL中扮演著很重要的角色. STL的核心思想就是：將資料結構和演算法分離。而迭代器就是作為資料結構和演算法的粘合層而存在的。在STL中，每一個容器而有一個自己的迭代器， 而vector的迭代器就是一個普通的指標。所以在vector中實現迭代功能就非常的簡單了。代碼如下：

 

 

  
vec::iterator iter = va.begin();  
  
int i = 0;  
  
while(iter != va.end()){  
  
    printf("va[%d] = %d /n ",i,*iter);  
  
    iter ++;  
  
    i++;  
  
} 
 

5.回收vector的過剩記憶體:

這樣做的目的是把vector的容量減少到需要的容量：

vector<int>( va).swap(va);

解釋一下:我們先建立一個va的拷貝，vector<int>(va),這是通過vector的拷貝建構函式實現的，是va的一份拷貝，由於使用它的拷貝建構函式只是拷貝元素需要的記憶體，所以這個臨時的va沒有多餘的容量，然後臨時拷貝的va和va進行資料交換，然後臨時的va中有以前沒有用的容量，然後銷毀va的臨時拷貝，回收過剩的記憶體。你可以試一下(vector<int>(va).swap(va)).capacity();

今天就到這，問個問題，我要拿到vector的首地址除了用迭代器還能用其他辦法嗎？