STL之vector容器

1. vector容器基本概念

  vector的数据安排以及操作方式，与array非常相似，两者的唯一差别在于空间的运用的灵活性。Array是静态空间，一旦配置了就不能改变，要换大一点或者小一点的空间，可以，一切琐碎得由自己来，首先配置一块新的空间，然后将旧空间的数据搬往新空间，再释放原来的空间。Vector是动态空间，随着元素的加入，它的内部机制会自动扩充空间以容纳新元素。因此vector的运用对于内存的合理利用与运用的灵活性有很大的帮助，我们再也不必害怕空间不足而一开始就要求一个大块头的array了。
Vector的实现技术，关键在于其对大小的控制以及重新配置时的数据移动效率，一旦vector旧空间满了，如果客户每新增一个元素，vector内部只是扩充一个元素的空间，实为不智，因为所谓的扩充空间(不论多大)，一如刚所说，是”配置新空间-数据移动-释放旧空间”的大工程,时间成本很高，应该加入某种未雨绸缪的考虑，稍后我们便可以看到vector的空间配置策略。

2. vector迭代器

  vector维护一个线性空间，所以不论元素的型别如何，普通指针都可以作为vector的迭代器，因为vector迭代器所需要的操作行为，如operator*, operator->, operator++, operator--, operator+, operator-, operator+=, operator-=, 普通指针天生具备。vector支持随机存取，而普通指针正有着这样的能力。所以vector提供的是随机访问迭代器(Random Access Iterators).

根据上述描述，如果我们写如下的代码：

vector<int>::iterator it1;
vector<Teacher>::iterator it2;

it1的型别其实就是Int*,it2的型别其实就是Teacher*.

3. vector的数据结构

  vector所采用的数据结构非常简单，线性连续空间，它以两个迭代器_Myfirst和_Mylast分别指向配置得来的连续空间中目前已被使用的范围，并以迭代器_Myend指向整块连续内存空间的尾端。
  为了降低空间配置时的速度成本，vector实际配置的大小可能比客户端需求大一些，以备将来可能的扩充，这边是容量的概念。换句话说，一个vector的容量永远大于或等于其大小，一旦容量等于大小，便是满载，下次再有新增元素，整个vector容器就得另觅居所。
注意：
  所谓动态增加大小，并不是在原空间之后续接新空间(因为无法保证原空间之后尚有可配置的空间)，而是一块更大的内存空间，然后将原数据拷贝新空间，并释放原空间。因此，对vector的任何操作，一旦引起空间的重新配置，指向原vector的所有迭代器就都失效了。

4. vector常用API操作

vector的几种初始化及赋值方式
vector构造函数:

vector<T> v; //采用模板实现类实现，默认构造函数
vector(v.begin(), v.end());//将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
vector(n, elem);//构造函数将n个elem拷贝给本身。
vector(const vector &vec);//拷贝构造函数。

//例子 使用第二个构造函数 我们可以...
int arr[] = {2,3,4,1,9};
vector<int> v1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int)); 

vector常用赋值操作:

assign(beg, end);//将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
assign(n, elem);//将n个elem拷贝赋值给本身。
vector& operator=(const vector  &vec);//重载等号操作符

swap(vec);	// 将vec与本身的元素互换。

vector的几种初始化及赋值方式

vector大小操作:

size();//返回容器中元素的个数
empty();//判断容器是否为空
resize(int num);//重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
resize(int num, elem);//重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长>度的元素被删除。
capacity();//容器的容量

reserve(int len);	//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。
					//预留位置，避免多次扩容

vector数据存取操作：

at(int idx); //返回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range异常。
operator[];//返回索引idx所指的数据，越界时，运行直接报错
front();//返回容器中第一个数据元素
back();//返回容器中最后一个数据元素

vector插入和删除操作：

insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele.
push_back(ele); //尾部插入元素ele
pop_back();//删除最后一个元素
erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
erase(const_iterator pos);//删除迭代器指向的元素
clear();//删除容器中所有元素

5. vector的两个小技巧

5.1 巧用swap，收缩内存空间

当我们申请了一个大空间的vector，如果想其变为小空间，直接resize()只会使其size变小，但是capacity是不会改变的，我只需要巧用swap函数，利用构造匿名对象的方式来收缩内存空间：

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

int main(){

	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 100000;i ++){
		v.push_back(i);
	}

	cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;
	cout << "size:" << v.size() << endl;

	//此时 通过resize改变容器大小
	v.resize(10);

	cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;
	cout << "size:" << v.size() << endl;
	//容量没有改变
	
	//用v初始化匿名对象，此时匿名对象的capacity和size都等于v.resize()过后的size，再与v交换，可以收缩v的内存空间
	vector<int>(v).swap(v);

	cout << "capacity:" << v.capacity() << endl;
	cout << "size:" << v.size() << endl;

	return EXIT_SUCCESS;
}

5.2 reserve预留空间

如果我们已知capacity的大小，却还是一直push_back()是不明智的，因为vector会不断扩容capacity会增大程序的开销，这时我们只需要使用reserve(int len),预留出capacity即可

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

int main(){

	vector<int> v;

	//预先开辟空间
	v.reserve(100000);

	int* pStart = NULL;
	int count = 0;
	for (int i = 0; i < 100000;i ++){
		v.push_back(i);
		if (pStart != &v[0]){
			pStart = &v[0];
			count++;//统计一共开辟了多少次空间
		}
	}

	cout << "count:" << count << endl;

	return EXIT_SUCCESS;
}