std::vector

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容器库
 
std::vector
成员类型
成员类型
(C++23)
元素访问
迭代器
(C++11)
(C++11)
(C++11)
(C++11)
容量
(DR*)
修改器
(C++11)
(C++23)
(C++11)
(C++23)
非成员函数
(C++20)(C++20)
(C++20 前)(C++20 前)(C++20 前)(C++20 前)(C++20 前)(C++20)
推导指引(C++17)
 
在标头 <vector> 定义
template<

    class T,
    class Allocator = std::allocator<T>

> class vector;
 (1)
namespace pmr {

    template< class T >
    using vector = std::vector<T, std::pmr::polymorphic_allocator<T>>;

}
 (2) (C++17 起)
1) std::vector 是封装动态数组的顺序容器。
2) std::pmr::vector 是使用多态分配器的模板别名。

连续存储元素，这意味着不仅可通过迭代器，还能用指向元素的常规指针访问元素。这意味着指向 vector 元素的指针能传递给任何期待指向数组元素的指针的函数。

vector 的存储是自动管理的，按需扩张收缩。 vector 通常占用多于静态数组的空间，因为要分配更多内存以管理将来的增长。 vector 所用的方式不在每次插入元素时，而只在额外内存耗尽时重分配。分配的内存总量可用 capacity() 函数查询。可以通过调用 shrink_to_fit()[1]返回多余的内存给系统。

重分配通常是性能上有开销的操作。如果元素数量已知，那么 reserve() 函数可用于消除重分配。

vector 上的常见操作复杂度（效率）如下：

  • 随机访问——常数 𝓞(1)。
  • 在末尾插入或移除元素——均摊常数 𝓞(1)。
  • 插入或移除元素——与到 vector 结尾的距离成线性 𝓞(n)。

std::vector（对于 bool 以外的 T）满足容器 (Container) 、知分配器容器 (AllocatorAwareContainer) 、序列容器 (SequenceContainer) 、连续容器 (ContiguousContainer) (C++17 起)及可逆容器 (ReversibleContainer) 的要求。

std::vector 的成员函数都是 constexpr 的：可以在常量表达式的求值中创建并使用 std::vector 对象。

然而 std::vector 对象通常不能是 constexpr 的，因为任何动态分配的存储都必须在同一常量表达式求值中释放。

(C++20 起)
  1. ↑ 在 libstdc++ 中，shrink_to_fit() 不能在 C++98 模式中使用。

模板形参

T - 元素的类型。
T 必须满足可复制赋值 (CopyAssignable) 和可复制构造 (CopyConstructible) 的要求。 (C++11 前)
加诸元素的要求依赖于容器上进行的实际操作。泛言之，要求元素类型是完整类型并满足可擦除 (Erasable) 的要求，但许多成员函数附带了更严格的要求。 (C++11 起)
(C++17 前)

加诸元素的要求依赖于容器上进行的实际操作。泛言之，要求元素类型满足可擦除 (Erasable) 的要求，但许多成员函数附带了更严格的要求。如果分配器满足分配器完整性要求，那么容器（注意不是容器成员）能以不完整的元素类型实例化。

功能特性测试宏 值 标准 备注
__cpp_lib_incomplete_container_elements 201505L (C++17) 最低限度支持不完整类型
(C++17 起)

Allocator - 用于获取/释放内存及构造/析构内存中元素的分配器。类型必须满足分配器 (Allocator) 的要求。如果 Allocator::value_type 与 T 不同，那么行为未定义 (C++20 前)程序非良构 (C++20 起)。

特化

标准库提供 std::vector 对类型 bool 的特化，它可能为空间效率优化。

节省空间的动态 bitset
(类模板特化)

迭代器失效

操作 失效
所有只读操作 决不
swap、std::swap end()
clear、operator=、assign 始终
reserve、shrink_to_fit vector 更改容量时全部失效。否则不失效。
erase 被擦除元素及之后的所有元素（包括 end()）。
push_back、emplace_back vector 更改容量时全部失效。否则只有 end()。
insert、emplace vector 更改容量时全部失效。否则只有在或于插入点后者（包括 end()）。
resize vector 更改容量时全部失效。否则只有 end() 与被擦除元素。
pop_back 被擦除元素和 end()。

成员类型

成员类型 定义
value_type T
allocator_type Allocator
size_type 无符号整数类型（通常是 std::size_t）
difference_type 有符号整数类型（通常是 std::ptrdiff_t）
reference value_type&
const_reference const value_type&
pointer
Allocator::pointer (C++11 前)
std::allocator_traits<Allocator>::pointer (C++11 起)
const_pointer
Allocator::const_pointer (C++11 前)
std::allocator_traits<Allocator>::const_pointer (C++11 起)
iterator

指向 value_type 的老式随机访问迭代器 (LegacyRandomAccessIterator) 及老式连续迭代器 (LegacyContiguousIterator)

(C++20 前)

指向 value_type 的老式随机访问迭代器 (LegacyRandomAccessIterator) 、contiguous_iterator 及常量表达式迭代器 (ConstexprIterator)

(C++20 起)
const_iterator

指向 const value_type 的老式随机访问迭代器 (LegacyRandomAccessIterator) 及老式连续迭代器 (LegacyContiguousIterator)

(C++20 前)

指向 const value_type 的老式随机访问迭代器 (LegacyRandomAccessIterator) 、contiguous_iterator 及常量表达式迭代器 (ConstexprIterator)

(C++20 起)
reverse_iterator std::reverse_iterator<iterator>
const_reverse_iterator std::reverse_iterator<const_iterator>

成员函数

 构造 vector
(公开成员函数)
析构 vector
(公开成员函数)
赋值给容器
(公开成员函数)
将值赋给容器
(公开成员函数)
返回相关的分配器
(公开成员函数)
元素访问
访问指定的元素，同时进行越界检查
(公开成员函数)
访问指定的元素
(公开成员函数)
访问第一个元素
(公开成员函数)
访问最后一个元素
(公开成员函数)
直接访问底层数组
(公开成员函数)
迭代器
(C++11)
 返回指向起始的迭代器
(公开成员函数)
(C++11)
 返回指向末尾的迭代器
(公开成员函数)
(C++11)
 返回指向起始的逆向迭代器
(公开成员函数)
(C++11)
 返回指向末尾的逆向迭代器
(公开成员函数)
容量
检查容器是否为空
(公开成员函数)
返回容纳的元素数
(公开成员函数)
返回可容纳的最大元素数
(公开成员函数)
预留存储空间
(公开成员函数)
返回当前存储空间能够容纳的元素数
(公开成员函数)
通过释放未使用的内存减少内存的使用
(公开成员函数)
修改器
清除内容
(公开成员函数)
插入元素
(公开成员函数)
(C++11)
 原位构造元素
(公开成员函数)
擦除元素
(公开成员函数)
将元素添加到容器末尾
(公开成员函数)
(C++11)
 在容器末尾就地构造元素
(公开成员函数)
移除末元素
(公开成员函数)
改变容器中可存储元素的个数
(公开成员函数)
交换内容
(公开成员函数)

非成员函数

(C++20 中移除)(C++20 中移除)(C++20 中移除)(C++20 中移除)(C++20 中移除)(C++20)
 按照字典顺序比较 vector 中的值
(函数模板)
特化 std::swap 算法
(函数模板)
(C++20)
 擦除所有满足特定判别标准的元素
(函数模板)

推导指引(C++17 起)

示例

运行此代码
#include <iostream>
#include <vector>
 
int main()
{
    // 创建含有整数的 vector
    std::vector<int> v = {7, 5, 16, 8};
 
    // 将二个整数添加到 vector
    v.push_back(25);
    v.push_back(13);
 
    // 迭代并打印 vector 的值
    std::cout << "v = { ";
    for (int n : v)
        std::cout << n << ", ";
    std::cout << "};\n";
}

输出： 

v = { 7, 5, 16, 8, 25, 13, };

缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告 应用于 出版时的行为 正确行为
LWG 69 C++98 未要求 vector 的元素存储的连续性 已要求
LWG 230 C++98 T 不需要满足可复制构造 (CopyConstructible)
（因此不保证能构造 T 类型的元素） 		T 也需要满足
可复制构造 (CopyConstructible)
LWG 464 C++98 访问空的 vector 的底层存储导致未定义行为 提供 data 函数
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