STL vector 容器介绍

介绍std::vector，并且讨论它在STL中的算法和条件函数remove_if()。

介绍

这篇文章的目的是为了介绍std::vector，如何恰当地使用它们的成员函数等操作。本文中还讨论了条件函数和函数指针在迭代算法中使用，如在remove_if()和for_each()中的使用。通过阅读这篇文章读者应该能够有效地使用vector容器，而且应该不会再去使用C类型的动态数组了。

Vector总览

vector是C++标准模板库中的部分内容，它是一个多功能的，能够操作多种数据结构和算法的模板类和函数库。vector之所以被认为是一个容器，是因为它能够像容器一样存放各种类型的对象，简单地说，vector是一个能够存放任意类型的动态数组，能够增加和压缩数据。

为了可以使用vector，必须在你的头文件中包含下面的代码：

#include <vector>

vector属于std命名域的，因此需要通过命名限定，如下完成你的代码：

using std::vector;

vector<int> vInts;

或者连在一起，使用全名：

std::vector<int> vInts;

建议使用全局的命名域方式：

using namespace std;

在后面的操作中全局的命名域方式会造成一些问题。vector容器提供了很多接口，在下面的表中列出vector的成员函数和操作。

Vector成员函数

函数	表述
c.assign(beg,end) c.assign(n,elem)	将[beg; end)区间中的数据赋值给c。将n个elem的拷贝赋值给c。
c.at(idx)	传回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range。
c.back()	传回最后一个数据，不检查这个数据是否存在。
c.begin()	传回迭代器重的可一个数据。
c.capacity()	返回容器中数据个数。
c.clear()	移除容器中所有数据。
c.empty()	判断容器是否为空。
c.end()	指向迭代器中的最后一个数据地址。
c.erase(pos) c.erase(beg,end)	删除pos位置的数据，传回下一个数据的位置。删除[beg,end)区间的数据，传回下一个数据的位置。
c.front()	传回地一个数据。
get_allocator	使用构造函数返回一个拷贝。
c.insert(pos,elem) c.insert(pos,n,elem) c.insert(pos,beg,end)	在pos位置插入一个elem拷贝，传回新数据位置。在pos位置插入n个elem数据。无返回值。在pos位置插入在[beg,end)区间的数据。无返回值。
c.max_size()	返回容器中最大数据的数量。
c.pop_back()	删除最后一个数据。
c.push_back(elem)	在尾部加入一个数据。
c.rbegin()	传回一个逆向队列的第一个数据。
c.rend()	传回一个逆向队列的最后一个数据的下一个位置。
c.resize(num)	重新指定队列的长度。
c.reserve()	保留适当的容量。
c.size()	返回容器中实际数据的个数。
c1.swap(c2) swap(c1,c2)	将c1和c2元素互换。同上操作。
vector<Elem> c vector <Elem> c1(c2) vector <Elem> c(n) vector <Elem> c(n, elem) vector <Elem> c(beg,end) c.~ vector <Elem>()	创建一个空的vector。复制一个vector。创建一个vector，含有n个数据，数据均已缺省构造产生。创建一个含有n个elem拷贝的vector。创建一个以[beg;end)区间的vector。销毁所有数据，释放内存。

Vector操作

函数	描述
operator[]	返回容器中指定位置的一个引用。

创建一个vector

vector容器提供了多种创建方法，下面介绍几种常用的。

创建一个Widget类型的空的vector对象：

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.

创建一个包含500个Widget类型数据的vector：

vector<Widget> vWidgets(500);

创建一个包含500个Widget类型数据的vector，并且都初始化为0：

vector<Widget> vWidgets(500, Widget(0));

创建一个Widget的拷贝：

vector<Widget> vWidgetsFromAnother(vWidgets);

向vector添加一个数据

vector添加数据的缺省方法是push_back()。push_back()函数表示将数据添加到vector的尾部，并按需要来分配内存。例如：向vector<Widget>中添加10个数据，需要如下编写代码：

for(int i= 0;i<10; i++)

vWidgets.push_back(Widget(i));

获取vector中制定位置的数据

很多时候我们不必要知道vector里面有多少数据，vector里面的数据是动态分配的，使用push_back()的一系列分配空间常常决定于文件或一些数据源。如果你想知道vector存放了多少数据，你可以使用empty()。获取vector的大小，可以使用size()。例如，如果你想获取一个vector v的大小，但不知道它是否为空，或者已经包含了数据，如果为空想设置为-1，你可以使用下面的代码实现：

int nSize = v.empty() ? -1 : static_cast<int>(v.size());

访问vector中的数据

使用两种方法来访问vector。

1、 vector::at()

2、 vector::operator[]

operator[]主要是为了与C语言进行兼容。它可以像C语言数组一样操作。但at()是我们的首选，因为at()进行了边界检查，如果访问超过了vector的范围，将抛出一个例外。由于operator[]容易造成一些错误，所有我们很少用它，下面进行验证一下：

分析下面的代码：

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();

}

我们使用reserve()分配了10个int型的空间，但并不没有初始化。如下图所示：

你可以在这个代码中尝试不同条件，观察它的结果，但是无论何时使用at()，都是正确的。

删除vector中的数据

vector能够非常容易地添加数据，也能很方便地取出数据，同样vector提供了erase()，pop_back()，clear()来删除数据，当你删除数据的时候，你应该知道要删除尾部的数据，或者是删除所有数据，还是个别的数据。在考虑删除等操作之前让我们静下来考虑一下在STL中的一些应用。

我将从remove的复习开始这个条款，因为remove是STL中最糊涂的算法。误解remove很容易，驱散所有关于remove行为的疑虑——为什么它这么做，它是怎么做的——是很重要的。

这是remove的声明：

template<class ForwardIterator, class T> ForwardIterator remove(ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& value);

就像所有算法，remove接收指定它操作的元素区间的一对迭代器。它不接收一个容器，所以remove不知道它作用于哪个容器。此外，remove也不可能发现容器，因为没有办法从一个迭代器获取对应于它的容器。

想想怎么从容器中除去一个元素。唯一的方法是调用那个容器的一个成员函数，几乎都是erase的某个形式，（list有几个除去元素的成员函数不叫erase，但它们仍然是成员函数。）因为唯一从容器中除去一个元素的方法是在那个容器上调用一个成员函数，而且因为remove无法知道它正在操作的容器，所以remove不可能从一个容器中除去元素。这解释了另一个令人沮丧的观点——从一个容器中remove元素不会改变容器中元素的个数：

vector<int> v; // 建立一个vector<int> 用1-10填充它 v.reserve(10); // （调用reserve的解释在条款14） for (int i = 1; i <= 10; ++i) { v.push_back(i); } cout << v.size(); // 打印10 v[3] = v[5] = v[9] = 99; // 设置3个元素为99 remove(v.begin(), v.end(), 99); // 删除所有等于99的元素 cout << v.size(); // 仍然是10！

要搞清这个例子的意思，记住下面这句话：

remove并不“真的”删除东西，因为它做不到。

重复对你有好处：

remove并不“真的”删除东西，因为它做不到。

remove不知道它要从哪个容器删除东西，而没有容器，它就没有办法调用成员函数，而如果“真的”要删除东西，那就是必要的。

上面解释了remove不做什么，而且解释了为什么它不做。我们现在需要复习的是remove做了什么。

非常简要地说一下，remove移动指定区间中的元素直到所有“不删除的”元素在区间的开头（相对位置和原来它们的一样）。它返回一个指向最后一个的下一个“不删除的”元素的迭代器。返回值是区间的“新逻辑终点”。

举个例子，这是v在调用remove前看起来的样子：

如果我们把remove的返回值存放在一个叫做newEnd的新迭代器中：

vector<int>::iterator newEnd(remove(v.begin(), v.end(), 99));

这是调用后v看起来的样子：

这里我用问号来标明那些在概念上已经从v中被删除，但继续存在的元素的值。

如果“不删除的”元素在v中的v.begin()和newEnd之间，“删除的”元素就必须在newEnd和v.end()之间——这好像很合理。事实上不是这样！“删除的”值完全不必再存在于v中了。remove并没有改变区间中元素的顺序，所以不会把所有“删除的”元素放在结尾，并安排所有“不删除的”值在开头。虽然标准没有要求，但一般来说区间中在新逻辑终点以后的元素仍保持它们的原值。调用完remove后，在我知道的所有实现中，v看起来像这样：

正如你所见，两个曾经存在于v的“99”不再在那儿了，而一个“99”仍然存在。一般来说，调用完remove后，从区间中删除的值可能是也可能不在区间中继续存在。大多数人觉得这很奇怪，但为什么？你要求remove除去一些值，所以它做了。你并没有要求它把删除的值放在一个你以后可以获取的特定位置，所以它没有做。有问题吗？（如果你不想失去任何值，你可能应该调用partition或stable_partition而不是remove，partition在条款31中描述。）

remove的行为听起来很可恶，但它只不过是算法操作的附带结果。在内部，remove遍历这个区间，把要“删除的”值覆盖为后面要保留的值。这个覆盖通过对持有被覆盖的值的元素赋值来完成。

你可以想象remove完成了一种压缩，被删除的值表演了在压缩中被填充的洞的角色。对于我们的vector v，它按照下面的表演：

remove检测v[0]，发现它的值不是要被删除的，然后移动到v[1]。同样的情况发生在v[1]和v[2]。
发现v[3]应该被删除，所以它记录下v[3]的值应该被覆盖，然后它移动到v[4]。这类似记录v[3]是一个需要填充的“洞”。
发现v[4]的值应该被保持，所以它把v[4]赋给v[3]，记录下v[4]应该被覆盖，然后移动到v[5]。继续类似的压缩，它用v[4]“填充”v[3]而且记录v[4]现在是一个洞。
发现v[5]应该被删除，所以忽略并它移动到v[6]。仍然记得v[4]是一个等待填充的洞。
发现v[6]是一个应该保留的值，所以把v[6]赋给v[4]。记得v[5]现在是下一个要被填充的洞，然后移到v[7]。
在某种意义上类似上面的，检查v[7]、v[8]和v[9]。把v[7]赋给v[5]，v[8]赋给v[6]，忽略v[9]，因为v[9]的值是要被删除的。
返回指定下一个要被覆盖的元素的迭代器，在这个例子中这个元素是v[7]。

你可以预想在v中值的移动情况像这样：

正如条款33所解释的，事实上当remove在删除时覆盖的值是指针时，会有重要的影响。但是对于本条款，知道remove不从容器中除去任何元素因为它做不到就够了。只有容器成员函数可以除去容器元素，而那是本条款的整个要点：如果你真的要删除东西的话，你应该在remove后面接上erase。

你要erase的元素很容易识别。它们是从区间的“新逻辑终点”开始持续到区间真的终点的原来区间的元素。要除去那些元素，你要做的所有事情就是用那两个迭代器调用erase的区间形式（参见条款5）。因为remove本身很方便地返回了区间新逻辑终点的迭代器，这个调用很直截了当：

vector<int> v; // 正如从前 v.erase(remove(v.begin(), v.end(), 99), v.end()); // 真的删除所有 // 等于99的元素 cout << v.size(); // 现在返回7

把remove的返回值作为erase区间形式第一个实参传递很常见，这是个惯用法。事实上，remove和erase是亲密联盟，这两个整合到list成员函数remove中。这是STL中唯一名叫remove又能从容器中除去元素的函数：

list<int> li; // 建立一个list // 放一些值进去 li.remove(99); // 除去所有等于99的元素： // 真的删除元素， // 所以它的大小可能改变了

坦白地说，调用这个remove函数是一个STL中的矛盾。在关联容器中类似的函数叫erase，list的remove也可以叫做erase。但它没有，所以我们都必须习惯它。我们所处于的世界不是所有可能中最好的世界，但却是我们所处的。（附加一点，条款44指出，对于list，调用remove成员函数比应用erase-remove惯用法更高效。）

一旦你知道了remove不能“真的”从一个容器中删除东西，和erase联合使用就变成理所当然了。你要记住的唯一其他的东西是remove不是唯一这种情况的算法。另外有两种“类似remove”的算法：remove_if和unique。

remove和remove_if之间的相似性很直截了当。所以我不会细讲，但unique行为也像remove。它用来从一个区间删除东西（邻近的重复值）而不用访问持有区间元素的容器。结果，如果你真的要从容器中删除元素，你也必须成对调用unique和erase，unique在list中也类似于remove。正像list::remove真的删除东西（而且比erase-remove惯用法高效得多）。list::unique也真的删除邻近的重复值（也比erase-unique高效）。

Remove_if()算法

现在我们考虑操作里面的数据。如果要使用remove_if()，我们需要在头文件中包含如下代码：：

#include <algorithm>

Remove_if()有三个参数：

1、 iterator _First：指向第一个数据的迭代指针。

2、 iterator _Last：指向最后一个数据的迭代指针。

3、 predicate _Pred：一个可以对迭代操作的条件函数。

条件函数

条件函数是一个按照用户定义的条件返回是或否的结果，是最基本的函数指针，或者是一个函数对象。这个函数对象需要支持所有的函数调用操作，重载operator()()操作。remove_if()是通过unary_function继承下来的，允许传递数据作为条件。

例如，假如你想从一个vector<CString>中删除匹配的数据，如果字串中包含了一个值，从这个值开始，从这个值结束。首先你应该建立一个数据结构来包含这些数据，类似代码如下：

#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;

然后处理条件判断：

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;

};

通过这个操作你可以从vector中有效地删除数据：

// 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()能做什么？

你可能会疑惑，对于上面那个例子在调用remove_if()的时候

posted on 2008-07-12 23:52 Xproer-松鼠阅读(6076) 评论(0) 收藏举报

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