介紹
這篇文章的目的是爲了介紹std::vector，如何恰當地使用它們的成員函數等操作。本文中還討論了條件函數和函數指針在迭代算法中使用，如在remove_if()和for_each()中的使用。通過閱讀這篇文章讀者應該能夠有效地使用vector容器，而且應該不會再去使用C類型的動態數組了。
Vector總覽
vector是C++標準模板庫中的部分內容，它是一個多功能的，能夠操作多種數據結構和算法的模板類和函數庫。vector之所以被認爲是一個容器，是因爲它能夠像容器一樣存放各種類型的對象，簡單地說，vector是一個能夠存放任意類型的動態數組，能夠增加和壓縮數據。
爲了可以使用vector，必須在你的頭文件中包含下面的代碼：
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#include <vector> |
vector屬於std命名域的，因此需要通過命名限定，如下完成你的代碼：
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using std::vector; vector<int> vInts; |
或者連在一起，使用全名：
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std::vector<int> vInts; |
建議使用全局的命名域方式：
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using namespace std; |
在後面的操作中全局的命名域方式會造成一些問題。vector容器提供了很多接口，在下面的表中列出vector的成員函數和操作。
Vector成員函數
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函數 |
表述 |
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c.assign(beg,end) c.assign(n,elem) |
將[beg; end)區間中的數據賦值給c。 將n個elem的拷貝賦值給c。 |
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c.at(idx) |
傳回索引idx所指的數據，如果idx越界，拋出out_of_range。 |
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c.back() |
傳回最後一個數據，不檢查這個數據是否存在。 |
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c.begin() |
傳回迭代器重的可一個數據。 |
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c.capacity() |
返回容器中數據個數。 |
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c.clear() |
移除容器中所有數據。 |
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c.empty() |
判斷容器是否爲空。 |
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c.end() |
指向迭代器中的最後一個數據地址。 |
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c.erase(pos) c.erase(beg,end) |
刪除pos位置的數據，傳回下一個數據的位置。 刪除[beg,end)區間的數據，傳回下一個數據的位置。 |
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c.front() |
傳回第一個數據。 |
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get_allocator |
使用構造函數返回一個拷貝。 |
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c.insert(pos,elem) c.insert(pos,n,elem) c.insert(pos,beg,end) |
在pos位置插入一個elem拷貝，傳回新數據位置。 在pos位置插入n個elem數據。無返回值。 在pos位置插入在[beg,end)區間的數據。無返回值。 |
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c.max_size() |
返回容器中最大數據的數量。 |
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c.pop_back() |
刪除最後一個數據。 |
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c.push_back(elem) |
在尾部加入一個數據。 |
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c.rbegin() |
傳回一個逆向隊列的第一個數據。 |
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c.rend() |
傳回一個逆向隊列的最後一個數據的下一個位置。 |
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c.resize(num) |
重新指定隊列的長度。 |
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c.reserve() |
保留適當的容量。 |
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c.size() |
返回容器中實際數據的個數。 |
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c1.swap(c2) swap(c1,c2) |
將c1和c2元素互換。 同上操作。 |
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vector<Elem> c vector <Elem> c1(c2) vector <Elem> c(n) vector <Elem> c(n, elem) vector <Elem> c(beg,end) c.~ vector <Elem>() |
創建一個空的vector。 複製一個vector。 創建一個vector，含有n個數據，數據均已缺省構造產生。 創建一個含有n個elem拷貝的vector。 創建一個以[beg;end)區間的vector。 銷燬所有數據，釋放內存。 |
Vector操作
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函數 |
描述 |
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operator[] |
返回容器中指定位置的一個引用。 |
創建一個vector
vector容器提供了多種創建方法，下面介紹幾種常用的。
創建一個Widget類型的空的vector對象：
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vector<Widget> vWidgets; // ------ // | // |- Since vector is a container, its member functions // operate on iterators and the container itself so // it can hold objects of any type. |
創建一個包含500個Widget類型數據的vector：
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vector<Widget> vWidgets(500); |
創建一個包含500個Widget類型數據的vector，並且都初始化爲0：
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vector<Widget> vWidgets(500, Widget(0)); |
創建一個Widget的拷貝：
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vector<Widget> vWidgetsFromAnother(vWidgets); |
向vector添加一個數據
vector添加數據的缺省方法是push_back()。push_back()函數表示將數據添加到vector的尾部，並按需要來分配內存。例如：向vector<Widget>中添加10個數據，需要如下編寫代碼：
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for(int i= 0;i<10; i++) vWidgets.push_back(Widget(i)); |
獲取vector中制定位置的數據
很多時候我們不必要知道vector裏面有多少數據，vector裏面的數據是動態分配的，使用push_back()的一系列分配空間常常決定於文件或一些數據源。如果你想知道vector存放了多少數據，你可以使用empty()。獲取vector的大小，可以使用size()。例如，如果你想獲取一個vector v的大小，但不知道它是否爲空，或者已經包含了數據，如果爲空想設置爲-1，你可以使用下面的代碼實現：
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int nSize = v.empty() ? -1 : static_cast<int>(v.size()); |
訪問vector中的數據
使用兩種方法來訪問vector。
1、 vector::at()
2、 vector::operator[]
operator[]主要是爲了與C語言進行兼容。它可以像C語言數組一樣操作。但at()是我們的首選，因爲at()進行了邊界檢查，如果訪問超過了vector的範圍，將拋出一個例外。由於operator[]容易造成一些錯誤，所有我們很少用它，下面進行驗證一下：
分析下面的代碼：
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vector<int> v; v.reserve(10);
for(int i=0; i<7; i++) v.push_back(i);
try { int iVal1 = v[7]; // not bounds checked - will not throw int iVal2 = v.at(7); // bounds checked - will throw if out of range } catch(const exception& e) { cout << e.what(); } |
我們使用reserve()分配了10個int型的空間，但並不沒有初始化。
你可以在這個代碼中嘗試不同條件，觀察它的結果，但是無論何時使用at()，都是正確的。
刪除vector中的數據
vector能夠非常容易地添加數據，也能很方便地取出數據，同樣vector提供了erase()，pop_back()，clear()來刪除數據，當你刪除數據的時候，你應該知道要刪除尾部的數據，或者是刪除所有數據，還是個別的數據。在考慮刪除等操作之前讓我們靜下來考慮一下在STL中的一些應用。
Remove_if()算法
現在我們考慮操作裏面的數據。如果要使用remove_if()，我們需要在頭文件中包含如下代碼：：
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#include <algorithm> |
Remove_if()有三個參數：
1、 iterator _First：指向第一個數據的迭代指針。
2、 iterator _Last：指向最後一個數據的迭代指針。
3、 predicate _Pred：一個可以對迭代操作的條件函數。
條件函數
條件函數是一個按照用戶定義的條件返回是或否的結果，是最基本的函數指針，或者是一個函數對象。這個函數對象需要支持所有的函數調用操作，重載operator()()操作。remove_if()是通過unary_function繼承下來的，允許傳遞數據作爲條件。
例如，假如你想從一個vector<CString>中刪除匹配的數據，如果字串中包含了一個值，從這個值開始，從這個值結束。首先你應該建立一個數據結構來包含這些數據，類似代碼如下：
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#include <functional> enum findmodes { FM_INVALID = 0, FM_IS, FM_STARTSWITH, FM_ENDSWITH, FM_CONTAINS }; typedef struct tagFindStr { UINT iMode; CString szMatchStr; } FindStr; typedef FindStr* LPFINDSTR; |
然後處理條件判斷：
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class FindMatchingString : public std::unary_function<CString, bool> {
public: FindMatchingString(const LPFINDSTR lpFS) : m_lpFS(lpFS) {}
bool operator()(CString& szStringToCompare) const { bool retVal = false;
switch(m_lpFS->iMode) { case FM_IS: { retVal = (szStringToCompare == m_lpFDD->szMatchStr); break; } case FM_STARTSWITH: { retVal = (szStringToCompare.Left(m_lpFDD->szMatchStr.GetLength()) == m_lpFDD->szWindowTitle); break; } case FM_ENDSWITH: { retVal = (szStringToCompare.Right(m_lpFDD->szMatchStr.GetLength()) == m_lpFDD->szMatchStr); break; } case FM_CONTAINS: { retVal = (szStringToCompare.Find(m_lpFDD->szMatchStr) != -1); break; } }
return retVal; }
private: LPFINDSTR m_lpFS; }; |
通過這個操作你可以從vector中有效地刪除數據：
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// remove all strings containing the value of // szRemove from vector<CString> vs.
FindStr fs; fs.iMode = FM_CONTAINS; fs.szMatchStr = szRemove;
vs.erase(std::remove_if(vs.begin(), vs.end(), FindMatchingString(&fs)), vs.end()); |
Remove_if()能做什麼？
你可能會疑惑，對於上面那個例子在調用remove_if()的時候還要使用erase()呢？這是因爲大家並不熟悉STL中的算法。Remove(),remove_if()等所有的移出操作都是建立在一個迭代範圍上的，那麼不能操作容器中的數據。所以在使用remove_if()，實際上操作的時容器裏數據的上面的。思考上面的例子：
1、 szRemove = “o”.
2、 vs見下面圖表中的顯示。
觀察這個結果，我們可以看到remove_if()實際上是根據條件對迭代地址進行了修改，在數據的後面存在一些殘餘的數據，那些需要刪除的數據。剩下的數據的位置可能不是原來的數據，但他們是不知道的。
調用erase()來刪除那些殘餘的數據。注意上面例子中通過erase()刪除remove_if()的結果和vs.enc()範圍的數據。
壓縮一個臃腫的vector
很多時候大量的刪除數據，或者通過使用reserve()，結果vector的空間遠遠大於實際需要的。所有需要壓縮vector到它實際的大小。resize()能夠增加vector的大小。Clear()僅僅能夠改變緩存的大小，所有的這些對於vector釋放內存等九非常重要了。如何來解決這些問題呢，讓我們來操作一下。
我們可以通過一個vector創建另一個vector。讓我們看看這將發生什麼。假定我們已經有一個vector v，它的內存大小爲1000，當我們調用size()的時候，它的大小僅爲7。我們浪費了大量的內存。讓我們在它的基礎上創建一個vector。
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std::vector<CString> vNew(v); cout << vNew.capacity(); |
vNew.capacity()返回的是7。這說明新創建的只是根據實際大小來分配的空間。現在我們不想釋放v，因爲我們要在其它地方用到它，我們可以使用swap()將v和vNew互相交換一下？
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vNew.swap(v); cout << vNew.capacity(); cout << v.capacity(); |
有趣的是：vNew.capacity()是1000，而v.capacity()是7。
現在是達到我的目的了，但是並不是很好的解決方法，我們可以像下面這麼寫：
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std::vector<CString>(v).swap(v); |
你可以看到我們做了什麼？我們創建了一個臨時變量代替那個命名的，然後使用swap(),這樣我們就去掉了不必要的空間，得到實際大小的v。
結論
我希望這個文檔可以給那些使用STL vector容器的開發者很有價值的參考。我也希望通過閱讀這篇文章你可以放心地使用vector來代替C語言中的數據了。
參考
Plauger, P.J. Standard C++ Library Reference. February, 2003. MSDN.
Schildt, Herbert. C++ from the Ground Up, Second Edition. Berkeley: 1998.
Sutter, Herb. More Exceptional C++. Indianapolis: 2002.