vector

1.vector的介绍 

在C++中，vector是标准模板库（STL）中的一个动态数组类，属于<vector>头文件，如果放在c语言当中，就是我们所熟知的数组，不过，c++将其封装成了一个类，不仅能存放char类型、int类型、浮点型、甚至自定义类型等，vector也包含了许多相关的接口，因此，vector要比c语言的数组复杂许多

2.vector的使用 

 学习像vector等标准模板库的内容时，强烈建议看c++文档，vector在实际中非常的重要，在实际中熟悉常见的接口有以下部分

2.1vector的定义

 代码示例：

#include<vector> //使用vector需要包含此头文件
#include<iostream>
using namespace std;  //对于初学者而言建议使用此头文件，减少了空间域的展开代码

int main()
{
    vector<int> arr1(10); //创建了一个int类型的10个元素的数组arr1，未进行初始化
    vector<int> arr2(5, 5); //创建了一个int类型的5个元素的数组arr2，所有元素均初始化为5
    vector<int> arr3(arr2); //使用arr2拷贝构造了arr3
    auto it1 = arr2.begin(); //迭代器
    auto it2 = arr2.end();
    vector<int> arr4(it1, it2); //使用arr2的迭代器进行构造arr4，构造范围是it1到it2
    return 0;
}

2.2 vector iterator 的使用

begin 和 end 对应的是正向迭代器

rbegin 和 rend 对应的是反向迭代器 

 图解：

 代码示例：

#include<vector>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> arr1(10);
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        arr1[i] = i + 1;
    }
    vector<int>::iterator it = arr1.begin();
    auto it1 = arr1.begin(); //与上一行意义相同，使用auto减少了代码量

    while (it != arr1.end()) //使用正向迭代器进行遍历
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    cout << endl;

    auto rit = arr1.rbegin();
    while (rit != arr1.rend()) //使用反向迭代器遍历
    {
        cout << *rit << " ";
        ++rit;
    }
    cout << endl;

    for (auto a : arr1) //使用范围for遍历，实际上底层调用的还是迭代器
    {
        cout << a << " ";
    }
}

2.3 vector 空间增长问题 

相关接口：

代码示例： 

#include<vector>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> arr(10, 1);
    cout << arr.size() << endl; //获取arr的有效元素个数
    cout << arr.capacity() << endl; //获取arr的容量
    cout << arr.empty() << endl; //判断arr是否为空

    arr.resize(8); //改变arr的有效个数，给定的值小于有效元素个数，则减小有效元素个数
    for (auto a : arr)
    {
        cout << a << " ";
    }
    cout << endl;

    arr.resize(12, 4);  //给定的值大于有效元素个数，则使用“4”进行填充，必要时会自动扩容
    for (auto a : arr)
    {
        cout << a << " ";
    }
    return 0;
}

需要了解的细节：

• capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现，vs下capacity是按1.5倍增长的，g++是按2 倍增长的
• reserve只负责开辟空间，如果确定知道需要用多少空间，reserve可以缓解vector增容的代 价缺陷问题
• resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size 

 对于vector的扩容机制，c++并没有明确的规定，因此取决于编译器，如果想测试一下编译器的扩容机制，可以使用下面这段代码

#include<vector>
#include<iostream>
using namespace std;

// 测试vector的默认扩容机制
void TestVectorExpand()
{
    size_t sz;
    vector<int> v;
    sz = v.capacity();
    cout << "making v grow:\n";
    for (int i = 0; i < 100; ++i)
    {
        v.push_back(i);
        if (sz != v.capacity())
        {
            sz = v.capacity();
            cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
        }
    }
}

int main()
{
    TestVectorExpand();
    return 0;
}

在VS2022下运行： 

可以明显看出，这里是按1.5倍进行扩容的 

2.4 vector 增删查改  

代码示例：

#include<vector>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> arr(0); //创建一个空数组
    arr.push_back(1);  //尾插数据"1"
    arr.push_back(2);
    arr.push_back(3);
    arr.push_back(4);
    arr.push_back(5);

    for (auto a : arr)
    {
        cout << a << " ";
    }
    cout << endl;

    arr.pop_back();  //尾删数据
    
    for (auto a : arr)
    {
        cout << a << " ";
    }
    //for (int i = 0; i < 4; i++)  //像数组一样访问
    //{
    //    cout << arr[i] << " ";
    //}

    auto it1 = arr.begin();  //迭代器
    it1 = arr.insert(it1, 3); //向it1位置插入数据并修正it1，防止迭代器失效
    for (auto a : arr)
    {
        cout << a << " ";
    }
    cout << endl;
    arr.erase(it1);  //删除it位置的数据，position就是这里的it，是一个迭代器
    for(auto a : arr)
    {
        cout << a << " ";
    }

    it1 = arr.begin();
    auto it2 = arr.end();
    auto it3 = find(it1, it2, 2); //在迭代器 it1 到 it2 的这段区间内查找“2”
    cout << *it3 << endl;

    vector<int> arr1(3, 0);
    swap(arr, arr1);  //交换两个vector空间的数据
    for (auto a : arr)
    {
        cout << a << " ";
    }
    cout << endl;

    for (auto a : arr1)
    {
        cout << a << " ";
    }
    return 0;
}

 2.5 vector 迭代器失效问题（重点）

在上面的2.4中，有一行代码是这样写的：

it1 = arr.insert(it1, 3);

这个接口自己提供了返回值，那为什么要提供返回值？

如果不提供返回值，没有修正it1，此时的it1已经不是指向之前那个元素了，如果此时使用it1，很有可能造成错误，而且这个错误有可能很难发现，（gcc下，不报错，vs严格检查，此时会报错） 

因此，修正迭代器是非常有必要的，这就涉及迭代器失效问题了 

 1.失效原因

会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效，比如：resize、reserve、insert、 assign、push_back等，为什么是有可能，原因之一是vector的自动扩容我们不知道什么时候会发生，以及上面所说的问题

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
    vector<int> v{ 1,2,3,4,5,6 };
    auto it = v.begin();
    // 将有效元素个数增加到100个，多出的位置使用8填充，操作期间底层会扩容
   // v.resize(100, 8);
    // reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数，操作期间可能会引起底层容量改变
    // v.reserve(100);
    // 插入元素期间，可能会引起扩容，而导致原空间被释放
    // v.insert(v.begin(), 0);
    // v.push_back(8);
    // 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变
        v.assign(100, 8);
    /*
   出错原因：以上操作，都有可能会导致vector扩容，也就是说vector底层原理旧空间被释
   放掉，而在打印时，it还使用的是释放之间的旧空间，在对it迭代器操作时，实际操作的是一块
   已经被释放的空间，而引起代码运行时崩溃。
   解决方式：在以上操作完成之后，如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，只需给
   it重新赋值即可。
   */
    while (it != v.end())
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    cout << endl;
    return 0;
} 

2.解决方法 

解决方法很简单，就是在使用前对迭代器重新赋值