在 C++ 中，vector 是 STL（标准模板库）提供的一个动态数组容器，允许我们在运行时动态调整大小。vector 提供了许多方便的操作，使得它成为管理数据的理想选择。在这篇博客中，我们将探讨 vector 的一些常用操作方法，并提供一些拓展知识，帮助你更好地理解和使用这一强大的数据结构。
1. 初始化和赋值
1.1 默认构造函数
vector<int> v1;
创建一个空的 vector。
1.2 指定大小和初值
vector<int> v2(5, 10);
创建一个包含 5 个元素的 vector，每个元素的初始值为 10。
1.3 使用列表初始化
vector<int> v3 = {1, 2, 3, 4, 5};
使用初始值列表来构造 vector。
1.4 拷贝构造函数
vector<int> v4(v3);
使用现有的 vector 进行拷贝构造。
2. 访问元素
2.1 使用 [] 操作符
int val = v3[2];
直接通过索引访问元素，但不检查边界。
2.2 使用 at() 函数
int val = v3.at(2);
与 [] 类似，但 at() 会检查索引是否合法，超出范围会抛出异常。
2.3 获取第一个和最后一个元素
int first = v3.front();
int last = v3.back();
2.4 获取指向数据的指针
int* data_ptr = v3.data();
获取 vector 中元素存储数组的指针。
3. 修改元素
3.1 添加元素
3.1.1 使用 push_back()
v3.push_back(6);
在 vector 的末尾添加一个元素。
3.1.2 使用 emplace_back()
v3.emplace_back(7);
在末尾原地构造一个元素，避免不必要的拷贝。
3.2 删除元素
3.2.1 使用 pop_back()
v3.pop_back();
移除 vector 末尾的元素。
3.2.2 使用 erase()
v3.erase(v3.begin() + 2);
移除指定位置的元素。
3.2.3 使用 clear()
v3.clear();
清空 vector 中的所有元素。
4. 迭代器操作
4.1 使用迭代器遍历
for (vector<int>::iterator it = v3.begin(); it != v3.end(); ++it) {
cout << *it << " ";
}
4.2 使用范围 for 循环
for (int val : v3) {
cout << val << " ";
}
4.3 使用反向迭代器
for (vector<int>::reverse_iterator rit = v3.rbegin(); rit != v3.rend(); ++rit) {
cout << *rit << " ";
}
5. 容量管理
5.1 使用 size() 和 capacity()
size_t size = v3.size();
size_t capacity = v3.capacity();
size() 返回 vector 中的元素个数，capacity() 返回当前分配的存储空间大小（可以容纳的元素个数）。
5.2 使用 reserve()
v3.reserve(10);
预先分配至少能容纳 10 个元素的空间。
5.3 使用 resize()
v3.resize(8, 0);
将 vector 的大小调整为 8，如果新大小大于当前大小，多出的元素将使用 0 进行初始化。
6. 性能优化技巧
6.1 避免不必要的拷贝
在插入元素时，尽量使用 emplace_back() 而不是 push_back()，可以减少一次对象的拷贝构造。
6.2 使用 shrink_to_fit()
v3.shrink_to_fit();
将多余的容量释放，减少内存占用。
6.3 避免过度扩展
在已知 vector 大小大致范围时，提前使用 reserve() 分配足够的空间，避免扩展时频繁的内存分配。
7. 拓展知识
7.1 vector 的内存管理
vector 使用的是动态数组来管理元素。当需要扩展时，它会分配一个更大的内存块，将原有元素拷贝过去。为了避免频繁的内存分配，vector 通常会预留比实际需要更多的空间，这就是 capacity() 和 size() 之间的差异。
7.2 异常安全性
vector 的许多操作，如 push_back()、resize() 等，可能会分配新的内存并移动对象。因此，在操作 vector 时要考虑异常安全性。大多数情况下，vector 提供的是“强异常安全保证”，即如果发生异常，容器的状态不会被破坏。
7.3 与原始数组的比较
vector 提供了动态调整大小、自动管理内存和许多便利的操作，而原始数组则更为简单且性能稍高。在需要高效内存使用的地方，可以考虑使用 std::array 或原始数组，但在大多数情况下，vector 是更安全和灵活的选择。