【C++】STL详解（三）—vector使用手册：不看你会后悔

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【C++】STL详解（三）—vector使用手册：不看你会后悔

摘要
目录
一、vector的介绍
二、vector的使用
- 1.vector的定义方式
- - 构造一个空的 vector（任意类型）
  - 构造一个含有 n 个元素的 vector，每个元素的值都是 val
  - 拷贝构造函数，用已有的 vector 构造新的 vector
  - 用区间 [first, last) 中的元素构造 vector
- 2.迭代器的使用
- - begin和end
  - rbegin和rend
- 3.空间的增长问题
- - size和capacity
  - reserve和reszie
  - empty
- 4.vector增删查改
- - push_back和pop_back
  - insert和erase
  - swap
  - 元素访问operator[ ]
- 5.迭代器失效问题
- - 示例1
  - 示例2

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摘要

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（正文开始👇）—— + 本篇讲解vector的使用

一、vector的介绍

【C++】STL详解（三）—vector使用手册：不看你会后悔

定义： vector 是一个表示 可变大小数组 的序列容器。
存储方式： 与数组一样，vector 使用 连续内存空间 存储元素，因此可以通过下标随机访问，时间复杂度为 O(1)。
动态扩容： 与普通数组不同，vector 的大小可以动态改变。当空间不足时，会分配新的更大内存，把原有元素拷贝过去，再释放旧空间。
空间策略：vector 会 预留额外空间 来减少频繁扩容。不同实现的扩容策略不同，但通常是以倍数方式增长，从而保证 均摊插入复杂度为 O(1)。
性能特点：
- 访问元素效率高（支持随机访问）。
- 在末尾插入/删除效率高。
- 在中间或开头插入/删除效率低（需要移动大量元素）。

👉 一句话总结：
vector 是 C++ 中最常用的容器，本质是一个能自动扩容的动态数组，既有数组的高效访问，又比数组更灵活。

二、vector的使用

1.vector的定义方式

【C++】STL详解（三）—vector使用手册：不看你会后悔

构造一个空的 vector（任意类型）

注意：这只是一个示例，注意是任意类型，不止如下的类型

vector<int> v1; //构造int类型的空容器vector<double> v2; //构造double类型的空容器vector<char> v3; //构造char类型的空容器vector<string> v4; //构造string类型的空容器

构造一个含有 n 个元素的 vector，每个元素的值都是 val

vector v1(n个元素，值val);

vector<int> v1(10,2);vector<double> v2(10,0.0);vector<char> v3(10,\'d\');

拷贝构造函数，用已有的 vector 构造新的 vector

vector<int> v1(v2); //拷贝构造int类型的v2容器的复制品

用区间 [first, last) 中的元素构造 vector

vector<int> v2(v1.begin(), v1.end()); //使用迭代器拷贝构造v2容器的某一段内容

2.迭代器的使用

在 vector 中，迭代器的底层实现通常就是一个普通指针，因为 vector 的元素存储在连续的内存空间里，用指针就能完成迭代器的所有功能。因此在 vector 阶段，迭代器本质上等同于指针。

但在其他容器（如 list、map）中，元素存储方式不同，不一定是连续内存，这时迭代器并不是单纯的指针，而是一个 封装了指针行为的类对象，通过运算符重载来模拟“像指针一样使用”。

begin和end

begin函数可以得到容器中第一个元素的正向迭代器，通过end函数可以得到容器中最后一个元素的下一个位置的正向迭代器。

int main(){vector<int> v(6, 6);vector<int>::iterator it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << \" \" ;++it;}cout << endl;return 0;}

此处仅展示普通vector对象的迭代器使用，因为容器的迭代器的使用都是相通的

rbegin和rend

rbegin函数可以得到容器中最后一个元素的反向迭代器，通过rend函数可以得到容器中第一个元素的前一个位置的反向迭代器

int main(){vector<int> v1;v1.push_back(5);v1.push_back(2);v1.push_back(0);vector<int>::reverse_iterator rit = v1.rbegin();while (rit != v1.rend()){cout << *rit << \" \";++rit;}return 0;}

运行结果如下:

3.空间的增长问题

size和capacity

通过size函数获取当前容器中的有效元素个数，通过capacity函数获取当前容器的最大容量。

#include#includeusing namespace std;void test01(){vector<int> v1(6, 6);cout << \"size:\" << v1.size() << endl;//获取当前容器有效数据个数cout << \"capacity:\" << v1.capacity() << endl;//获取当前容器最大容量}int main(){test01();return 0;}

运行结果如下：

reserve和reszie

函数作用规则 reserve 改变容器的 容量 (capacity) 1. 当所给值 > 当前 capacity 时，扩容到该值。
2. 当所给值 ≤ 当前 capacity 时，不做任何操作。 resize 改变容器的 有效元素个数 (size) 1. 当所给值 > 当前 size 时，扩展 size 到该值，新增元素为指定值（默认 0）。
2. 当所给值 < 当前 size 时，缩小 size 到该值，超出部分元素被移除。

#include#includeusing namespace std;void test01(){vector<int> v1(6, 6);cout << \"size: \" << v1.size() << endl;//获取当前容器有效数据个数 6cout << \"capacity: \" << v1.capacity() << endl;//获取当前容器最大容量 6v1.reserve(20);//修改容器最大容量为20cout << \"size: \" << v1.size() << endl;//6cout << \"capacity: \" << v1.capacity() << endl;//20v1.resize(10);cout << \"size: \" << v1.size() << endl;//10,剩余空间默认为0cout << \"capacity: \" << v1.capacity() << endl;//10v1.resize(15,8);cout << \"size: \" << v1.size() << endl;//15,剩余空间补8cout << \"capacity: \" << v1.capacity() << endl;//15}int main(){test01();return 0;}

运行结果如下：

empty

通过empty函数判断当前容器是否为空。

#include#includeusing namespace std;void test02(){vector<int> v2(6, 6);vector<int> v3;cout << \"v2: \" << v2.empty() << endl;cout << \"v3: \" << v3.empty() << endl;}int main(){test02();return 0;}

运行结果如下：

4.vector增删查改

push_back和pop_back

通过push_back函数对容器进行尾插，pop_back函数对容器进行尾删。

#include#includeusing namespace std;void test03(){vector<int> v1;v1.push_back(5);v1.push_back(2);v1.push_back(0);v1.push_back(1);v1.push_back(3);v1.push_back(1);v1.push_back(4);v1.pop_back();v1.pop_back();}int main(){//test01();//test02();test03();return 0;}

代码运行如下：

insert和erase

通过insert函数可以在所给迭代器pos位置插入一个或多个元素，通过erase函数可以删除所给迭代器pos位置的元素，或删除所给迭代器区间内的所有元素（左闭右开）。

#include#includeusing namespace std;void test04(){vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.insert(v.begin(), 0); //在容器开头插入0v.insert(v.begin(), 5, -1); //在容器开头插入5个-1v.erase(v.begin()); //删除容器中的第一个元素v.erase(v.begin(), v.begin() + 5); //删除在该迭代器区间内的元素（左闭右开）return 0;}int main(){//test01();//test02();//test03();test04();return 0;}

运行结果如下：

以上是按位置进行插入或删除元素的方式，若要按值进行插入或删除（在某一特定值位置进行插入或删除），则需要用到find函数。

find函数：
find函数共三个参数，前两个参数确定一个迭代器区间（左闭右开），第三个参数确定所要寻找的值。
find函数在所给迭代器区间寻找第一个匹配的元素，并返回它的迭代器，若未找到，则返回所给的第二个参数。

注意： find函数是在算法模块（algorithm）当中实现的，不是vector的成员函数。

#include#include#include  using namespace std;void test04(){vector<int> v;v.push_back(5);v.push_back(2);v.push_back(0);v.insert(v.begin(), 1); //在容器开头插入1vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 2); //获取值为2的元素的迭代器v.insert(pos, 10); //在2的位置插入10pos = find(v.begin(), v.end(), 0); //获取值为0的元素的迭代器v.erase(pos); //删除0}int main(){//test01();//test02();//test03();test04();return 0;}

运行结果如下：

swap

通过swap函数可以交换两个容器的数据空间，实现两个容器的交换。

#include#includeusing namespace std;void test05(){vector<int> v1(6, 6);vector<int> v2(6, 8);cout << \"v1的数据为：\"; for (auto e : v1){cout << e << \' \';}cout << endl;cout << \"v2的数据为：\";for (auto e : v2){cout << e << \' \';}cout << endl << endl;v1.swap(v2);cout << \"v1的数据为：\";for (auto e : v1){cout << e << \' \';}cout << endl;cout << \"v2的数据为：\";for (auto e : v2){cout << e << \' \';}cout << endl;}int main(){//test01();//test02();//test03();//test04();test05();return 0;}

运行结果如下：

元素访问operator[ ]

vector当中实现了 [ ] 操作符的重载，因此我们也可以通过“下标+[ ]”的方式对容器当中的元素进行访问。

#include#includeusing namespace std;#include  void test06(){vector<int> v(10, 1);//使用“下标+[]”的方式遍历容器for (size_t i = 0; i < v.size(); i++){cout << v[i] << \" \";}cout << endl;}int main(){//test01();//test02();//test03();//test04();//test05();test06();return 0;}

运行结果如下：

5.迭代器失效问题

迭代器的主要作用是屏蔽底层实现细节，使我们在操作不同容器时无需关心其内部数据结构。例如，在 vector 中，迭代器的底层本质上就是一个普通指针。

所谓迭代器失效，是指迭代器底层所依赖的指针指向的内存空间已经被释放或移动，导致该迭代器无法再正确访问数据。如果在失效后继续使用该迭代器，就会访问到一块已经无效的内存区域，从而可能引发程序异常甚至崩溃。

示例1

#include #include #include using namespace std;int main(){vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);//v: 1 2 3 4 5vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 2); //获取值为2的元素的迭代器v.insert(pos, 10); //在值为2的元素的位置插入10//v: 1 10 2 3 4 5v.erase(pos); //删除元素2 ？？？error（迭代器失效）//v: 1 2 3 4 5return 0;}

这里 pos 指向容器中值为 2 的元素。此时容器内容为：

v: 1 2 3 4 5 ↑ pos

在 pos 所指元素（值为 2）之前插入一个 10，容器变为：

v: 1 10 2 3 4 5 ↑ pos

关键点：

vector::insert 可能导致扩容，扩容会使所有迭代器失效。

即使没有扩容，插入操作也会导致插入位置及其之后的所有迭代器失效。

因为 vector 是连续存储的，插入元素需要搬移后续元素到新位置。

所以，pos 在 insert 之后已经不再是合法迭代器。
这里继续使用 pos，但 pos 已经失效。

它指向的内存位置已经被移动，不再代表原来的元素。

访问或传入 STL 算法时会导致 未定义行为，可能崩溃，也可能表现异常。

正确写法

要避免失效，可以在 insert 后重新获取迭代器：

pos = find(v.begin(), v.end(), 2); // 重新定位v.erase(pos);

示例2

#include #include using namespace std;int main(){vector<int> v;for (size_t i = 1; i <= 6; i++){v.push_back(i);}vector<int>::iterator it = v.begin();while (it != v.end()){if (*it % 2 == 0) //删除容器当中的全部偶数{v.erase(it);}it++;}return 0;}

在 vector 中，erase(it) 会删除 it 所指元素，并返回一个指向被删元素后一个位置的新迭代器。
由于 vector 的底层是连续存储的，删除操作会导致当前位置及其后的所有迭代器失效。

例如：

v: 1 2 3 4 5 6 ↑ it (指向2)erase(it) 后：v: 1 3 4 5 6 ↑ it (原来的指针已经失效！)

此时 it 不再合法，继续 it++ 就是 未定义行为，可能跳过元素、也可能崩溃。

✅ 正确写法

用 erase 的返回值更新迭代器

while (it != v.end()){ if (*it % 2 == 0) { it = v.erase(it); // 返回值是“下一个有效迭代器” } else { ++it; // 只有没删的时候才自增 }}

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构造一个空的 vector（任意类型）

构造一个含有 n 个元素的 vector，每个元素的值都是 val

拷贝构造函数，用已有的 vector 构造新的 vector

用区间 [first, last) 中的元素构造 vector

2.迭代器的使用

begin和end

rbegin和rend

3.空间的增长问题

size和capacity

reserve和reszie

empty

4.vector增删查改

push_back和pop_back

insert和erase

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5.迭代器失效问题

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构造一个含有 n 个元素的 vector，每个元素的值都是 val

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2.迭代器的使用

begin和end

rbegin和rend

3.空间的增长问题

size和capacity

reserve和reszie

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