std::vector 的基本用法

在 C++ 中，std::vector 是标准库提供的动态数组容器，支持自动扩容、随机访问，是最常用的容器之一。

一、基础用法

1.头文件与命名空间

#include <vector>
using namespace std; //或显示使用 std::vector

2.定义与初始化

// 定义空 vector
vector<int> vec1;                          // 存储 int 类型的空容器

// 初始化为 n 个值为 val 的元素
vector<int> vec2(5, 10);                   // 5 个元素，每个都是 10 → [10,10,10,10,10]

// 用初始化列表初始化（C++11+）
vector<int> vec3 = {1, 2, 3, 4};           // 直接初始化元素 → [1,2,3,4]

// 复制另一个 vector
vector<int> vec4(vec3);                    // 复制 vec3 的内容 → [1,2,3,4]
vector<int> vec5 = vec3;                   // 同上

二、常用成员函数

1.元素访问

函数	功能说明	示例
operator[]	访问索引 i 处的元素（无越界检查）	vec[2] = 100;
at(i)	访问索引 i 处的元素（有越界检查，抛异常）	int x = vec.at(2);
front()	返回第一个元素	int first = vec.front();
back()	返回最后一个元素	int last = vec.back();
data()	返回指向底层数组的指针（直接操作内存）	int* ptr = vec.data();

2. 容量与大小

函数	功能说明	示例
size()	返回当前元素个数	int len = vec.size();
empty()	判断容器是否为空（size() == 0）	if (vec.empty())
capacity()	返回当前可容纳的最大元素数（未扩容前）	int cap = vec.capacity();
reserve(n)	预分配至少能容纳 n 个元素的内存（不改变 size）	vec.reserve(100); // 预留空间
resize(n, val)	调整容器大小为 n，新增元素用 val 填充	vec.resize(5, 0); // 大小调整为 5

3. 元素修改

函数	功能说明	示例
push_back(val)	在尾部添加元素	vec.push_back(5);
pop_back()	删除尾部元素（不返回值）	vec.pop_back();
insert(pos, val)	在迭代器 pos 位置插入	val vec.insert(vec.begin() + 2, 10);
erase(pos)	删除迭代器 pos 位置的元素	vec.erase(vec.begin() + 1);
erase(beg, end)	删除 [beg, end) 范围内的元素	vec.erase(vec.begin(), vec.begin()+2);
clear()	清空所有元素（size() 变为 0，capacity 不变）	vec.clear();
swap(vec2)	与另一个 vector 交换内容（高效，常数时间）	vec.swap(vec2);

4. 迭代器（遍历用）

函数	功能说明	示例
begin()	返回指向第一个元素的迭代器	for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it)
end()	返回指向最后一个元素后一位的迭代器	同上（作为循环结束条件）
rbegin()	返回指向最后一个元素的反向迭代器	for (auto it = vec.rbegin(); it != vec.rend(); ++it)
rend()	返回指向第一个元素前一位的反向迭代器	同上（反向遍历）

三、遍历 vector 的几种方式

vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

// 1. 下标遍历（适合随机访问）
for (int i = 0; i < vec.size(); ++i) {
    cout << vec[i] << " ";
}

// 2. 迭代器遍历（最通用，支持所有容器）
for (vector<int>::iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
    cout << *it << " ";
}

// 3. 范围 for 循环（C++11+，简洁）
for (int x : vec) {
    cout << x << " ";
}

// 4. 反向遍历
for (vector<int>::reverse_iterator it = vec.rbegin(); it != vec.rend(); ++it) {
    cout << *it << " ";  // 输出：5 4 3 2 1
}

四、注意事项

1.动态扩容：当 size() == capacity() 时，push_back 会触发扩容（通常是翻倍分配新内存，复制旧元素，释放旧内存），效率较低。提前用 reserve(n) 预留空间可避免频繁扩容。

2.越界访问：operator[] 不检查越界，越界访问会导致未定义行为；at() 会检查越界并抛出 out_of_range 异常，更安全但略慢。

3.内存管理：vector 会自动释放内存，无需手动管理，但 clear() 不会释放已分配的内存（仅清空元素），若需释放内存可配合 swap：

vector<int>().swap(vec);  // 交换一个临时空 vector，触发内存释放

五、示例：综合使用

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

int main() {
    vector<int> vec;
    
    // 添加元素
    vec.push_back(10);
    vec.push_back(20);
    vec.push_back(30);
    
    // 插入元素
    vec.insert(vec.begin() + 1, 15);  // 在索引1处插入15 → [10,15,20,30]
    
    // 遍历输出
    cout << "元素: ";
    for (int x : vec) {
        cout << x << " ";  // 输出：10 15 20 30
    }
    
    // 修改元素
    vec[2] = 25;  // → [10,15,25,30]
    
    // 容量信息
    cout << "\nsize: " << vec.size()      // 4
         << ", capacity: " << vec.capacity() << endl;  // 通常为4或8（取决于实现）
    
    // 删除元素
    vec.erase(vec.end() - 1);  // 删除最后一个元素 → [10,15,25]
    
    return 0;
}