C++编程：复合数据类型—模板类vector

数组尽管很灵活，但使用起来还是很多不方便。为此，C++语言定义了扩展的“抽象数据类型”（Abstract Data Type， ADT），放在“标准库”中。

对数组功能进行扩展的一个标准库类型，就是“容器”vector。顾名思义，vector“容纳”着一堆数据对象，其实就是一组类型相同的数据对象的集合。

头文件和命名空间

vector是标准库的一部分。要想使用vector，必须在程序中包含<vector>头文件，并使用std命名空间。

#include<vector>

using namespace std;

在vector头文件中，对vector这种类型做了定义；使用#include引入它之后，并指定命名空间std之后，我们就可以在代码中直接使用vector了。

vector的基本用法

vector其实是C++中的一个“类模板”，是用来创建类的“模子”。所以在使用时还必须提供具体的类型信息，也就是说，这个容器中到底要容纳什么类型的数据对象；具体的形式是在vector后面跟一个尖括号<>，里面填入具体类型信息。

vector<int> v;

（1）初始化

跟数组相比，vector的初始化更加灵活方便，可以应对各种不同的需求。

// 默认初始化，不含任何元素

vector<int> v1;

// 列表初始化

vector<char> v2 = {'a', 'b', 'c'};

// 省略等号的列表初始化

vector<short> v3{1,2,3,4,5};

// 只定义长度，元素初值默认初始化，容器中有5个0

vector<int> v4(5);

// 定义长度和初始值，容器中有5个100

vector<long> v5(5, 100);

这里有几种不同的初始化方式：

1. 默认初始化一个vector对象，就是一个空容器，里面不含任何元素；

2. C++ 11之后可以用花括号括起来的列表，对vector做初始化；等号可以省略；这种方式是把一个列表拷贝给了vector，称为“拷贝初始化”

3. 可以用小括号表示初始化vector的长度，并且可以给所有元素指定相同的初始值；这种方式叫做“直接初始化”

（2）访问元素

vector是包含了数据对象的“容器”，在这个容器集合中，每个数据对象都会有一个编号，用来做方便快速的访问；这个编号就是“索引”（index）。同样可以用下标操作符来获取对应索引的元素，这一点跟数组非常相似。

cout << "v5[2] = " << v5[2] << endl;

v5[4] = 32;

//v5[5] = 16; // 严重错误！不能越界访问索引

需要注意：

• vector内元素的索引，也是从0开始；
• vector索引最大值为 (vector长度 - 1)，不能越界访问；如果直接越界访问并赋值，有可能导致非常严重的后果，出现安全问题

（3）遍历所有元素

vector中有一个可以调用的函数size()，只要调用它就能直接得到vector的长度（即元素个数）：

// 获取vector的长度

cout << v5.size() << endl;

调用的方式是一个vector对象后面跟上一个点，再跟上size()。这种基于对象来调用的函数叫做“成员函数”。

这样我们就可以非常方便地用for循环遍历元素了：

for (int i = 0; i < v5.size(); i++)

{

cout << v5[i] << "\t";

}

当然，用范围for循环同样非常简单：

for (int num: v5)

{

cout << num << "\t";

}

（3）添加元素

vector的长度并不是固定的，所以可以向一个定义好的vector添加元素。

// 在定义好的vector中添加元素

v5.push_back(69);

for (int num : v5)

{

cout << num << "\t";

}

这里的push_back同样是一个成员函数，调用它的时候在小括号里传入想要添加的数值，就可以让vector对象中增加一个元素了。

这就使得我们在创建vector对象时不需要知道元素个数，使用更加灵活，避免了数组中的缺陷。

下面的代码创建了一个空vector，并使用添加元素的方式给它赋值为倒序的10~1：

vector<int> vec;

for (int i = 10; i > 0; i--)

{

vec.push_back(i);

}

vector和数组的区别

• 数组是更加底层的数据类型；长度固定，功能较少，安全性没有保证；但性能更好，运行更高效；
• vector是模板类，是数组的上层抽象；长度不定，功能强大；缺点是运行效率较低；

除了vector之外，C++ 11 还新增了一个array模板类，它跟数组更加类似，长度是固定的，但更加方便、更加安全。所以在实际应用中，一般推荐对于固定长度的数组使用array，不固定长度的数组使用vector。