C++的vector是标准模板库STL中的序列式容器,本质是可动态扩容的数组,不需要开发者手动管理内存,支持在尾部快速插入删除元素,也能通过下标随机访问元素,是日常开发中使用频率非常高的容器类型。

vector容器的基础初始化
使用vector前需要引入对应的头文件,然后可以通过多种方式初始化vector对象,常见的初始化方式如下:
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
// 初始化空vector
vector<int> vec1;
// 初始化包含5个值为0的元素
vector<int> vec2(5);
// 初始化包含5个值为10的元素
vector<int> vec3(5, 10);
// 通过初始化列表初始化
vector<int> vec4 = {1, 2, 3, 4, 5};
// 通过其他vector拷贝初始化
vector<int> vec5(vec4);
return 0;
}
动态数组的常用操作
元素添加与删除
vector最核心的能力是动态扩容,常用的元素添加删除操作如下:
- push_back():在vector尾部添加一个元素,会触发扩容当容量不足时
- pop_back():删除vector尾部的元素,不会释放已申请的内存
- insert():在指定位置插入元素,时间复杂度较高,因为需要移动后续元素
- erase():删除指定位置或指定区间的元素
- clear():清空vector中的所有元素,容量不会变化
以下是这些操作的代码示例:
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
vector<int> vec = {1, 2, 3};
// 尾部添加元素
vec.push_back(4);
// 此时vec为{1,2,3,4}
// 指定位置插入元素,在第二个位置插入10
vec.insert(vec.begin() + 1, 10);
// 此时vec为{1,10,2,3,4}
// 删除尾部元素
vec.pop_back();
// 此时vec为{1,10,2,3}
// 删除指定位置元素,删除第二个元素
vec.erase(vec.begin() + 1);
// 此时vec为{1,2,3}
// 清空所有元素
vec.clear();
// 此时vec为空
return 0;
}
元素访问与遍历
vector支持两种元素访问方式,分别是下标访问和at()方法访问,下标访问不会做越界检查,at()方法会做越界检查,越界时抛出异常。遍历vector也有多种方式:
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
// 下标访问
cout << "第一个元素:" << vec[0] << endl;
// at方法访问,越界会抛异常
cout << "第二个元素:" << vec.at(1) << endl;
// 方式1:下标遍历
cout << "下标遍历结果:";
for (int i = 0; i < vec.size(); i++) {
cout << vec[i] << " ";
}
cout << endl;
// 方式2:迭代器遍历
cout << "迭代器遍历结果:";
for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
// 方式3:范围for遍历
cout << "范围for遍历结果:";
for (int num : vec) {
cout << num << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
常用成员函数说明
vector提供了很多实用的成员函数,常用的函数及作用如下:
| 函数名 | 作用说明 |
|---|---|
| size() | 返回当前vector中元素的个数 |
| capacity() | 返回当前vector申请的内存可容纳的元素个数,一般大于等于size() |
| empty() | 判断vector是否为空,为空返回true,否则返回false |
| resize(n) | 调整vector的元素个数为n,多于n的元素会被删除,不足n的会用默认值补充 |
| reserve(n) | 提前申请至少能容纳n个元素的内存,避免多次扩容带来的性能损耗 |
| swap(other) | 交换两个vector的内容,包括元素和容量 |
使用注意事项
使用vector时需要注意几个常见问题:首先,不要在遍历vector的同时调用insert()或者erase()修改容器大小,因为迭代器可能会失效;其次,如果提前知道大概需要存储的元素数量,可以先用reserve()预分配内存,减少扩容次数;最后,vector的erase()和clear()不会释放已申请的内存,如果需要释放内存,可以和空vector交换实现,例如vector<int>().swap(vec);。
vector的扩容机制一般是按照当前容量的倍数扩容,不同编译器实现可能有差异,通常是1.5倍或者2倍,所以频繁在尾部添加元素时,提前预分配内存可以显著提升性能。