STL容器之vector

【1】模板类vector

模板类vector可理解为广义数组。广义数组，即与类型无关的数组，具有与数组相同的所有操作。

那么，你或许要问：既然C++语言本身已提供了一个序列式容器array，为什么还要vector呢？

我们一直强调，事物总是朝向更先进的方向螺旋式发展与进化。这个问题其中的道理也不例外。

vector的数据安排及操作方式与array非常相似。两者唯一区别在于空间运用的灵活性。

array是静态空间，一旦配置不能改变。要想换个大（或小）点的房子，一切琐细得由客户端自己料理（步骤如下）：

首先，配置一块新空间，然后从旧地址将元素逐一搬往新地址，最后把原来的空间释放还给系统。

vector是动态空间，不仅可以在运行期再确定容器容量大小，而且随着元素的加入，它的内部机制会自动扩充空间以容纳新元素。

所以，相比较array，运用vector对内存的合理灵活性利用有很大的帮助。

【2】vector应用实例

（1）有构造函数才会有容器。模板类vector的构造函数及构建实例。代码如下：

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

 void main()
 {
 /* C++11
     default (1)
     explicit vector (const allocator_type& alloc = allocator_type());
     // 构建一个空容器（默认构造函数）。

     fill (2)
     explicit vector (size_type n);
     vector (size_type n, const value_type& val,
             const allocator_type& alloc = allocator_type());
     // 构建一个容器。容器存储n个元素，每个元素的初始值为val（如果提供）。

     range (3)
     template <class InputIterator>
     vector (InputIterator first, InputIterator last,
             const allocator_type& alloc = allocator_type());
     // 构建一个容器。容器存储元素与源容器中[first，last)区间的元素内容一样。
     // 内容指存放元素的值及位置和[first,last)区间中完全一样，方向也要一致。

     copy (4)
     vector (const vector& x);
     vector (const vector& x, const allocator_type& alloc);
     // 拷贝构造函数。构建一个容器，逐个复制源容器x中的每一个元素，存放到本容器中，方向也保持一致。

     move (5)
     vector (vector&& x);
     vector (vector&& x, const allocator_type& alloc);
     // 移动构造函数。如果新的分配器alloc和x的分配器alloc不一样，那么将移动源容器x里面的元素到新的vector。
     // 如果分配器是一样的，那么将直接转换其所有权。
     // 将右值引用中容器x所有元素的所有权移动到新的vector中，避免付出昂贵的复制代价。

     initializer list (6)
     vector (initializer_list<value_type> il,
             const allocator_type& alloc = allocator_type());
     // 初始化列表构造函数。从初始化列表il中复制每一个元素，放到新的vector中，方向与列表保持一致。
 */
     // default (1)
     vector<int> vInt1;

     // fill (2)
     int n;
     cin >> n;
     vector<int> vInt2(n);

     vector<int> vInt3();

     vector<int> vInt4(, );

     // range(3)
     vector<int> vInt5(vInt4.begin(), vInt4.end());

     int myInt[] = {, , , , };
     vector<int> vInt6(myInt, myInt + sizeof(myInt) / sizeof(int));

     // copy(4)
     vector<int> vInt7(vInt4);

     // move(5)
     vector<unique_ptr<string> > vUS = vector<unique_ptr<string> >({
         unique_ptr<string> (new string("Qin")),
         unique_ptr<string> (new string("Liu")),
         unique_ptr<string> (new string("Wang")),
         unique_ptr<string> (new string("Zhang"))});

     // initializer_list(6)
     vector<int> vInt8({, , , , });
 }

对于任何一个类而言，构造函数是相当重要的，其所有对象呈现的操作方法都与构造函数息息相关。

类的构造函数为对象先天性的行为铺垫（比如：类的构造函数若多一个参数，那么类将会有很多成员方法为这个参数服务）。

下面的实例演示使用vector模板方便创建动态分配数组的优势（内置数组无法完成）

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

 void main()
 {
     cout << "请输入预处理学生数目：\n";
     int nStudents;
     cin >> nStudents;
     vector<string> names(nStudents);
     vector<int> scores(nStudents);
     cout << "请输入" << nStudents << " 个学生的姓名和英语成绩 (0 ~ 100)。\n";
     int i;
     for (i = ; i < nStudents; ++i)
     {
         cout << "姓名 No" << i +  << ": ";
         cin >> names[i];
         cout << "成绩 (0 ~ 100):";
         cin >> scores[i];
         cin.get();
     }
     cout << "输入所有学生信息结束。\n";
     cout << "打印输入姓名及成绩如下：\n";
     for (i = ; i < nStudents; ++i)
     {
         cout << names[i] << "\t" << scores[i] << endl;
     }

     cin.get();
 }
 // Run out:
 /*
 请输入预处理学生数目：
 5
 请输入5 个学生的姓名和英语成绩 (0 ~ 100)。
 姓名 No1: sun
 成绩 (0 ~ 100):89
 姓名 No2: li
 成绩 (0 ~ 100):87
 姓名 No3: wang
 成绩 (0 ~ 100):90
 姓名 No4: qin
 成绩 (0 ~ 100):98
 姓名 No5: zhang
 成绩 (0 ~ 100):69
 输入所有学生信息结束。
 打印输入姓名及成绩如下：
 sun     89
 li      87
 wang    90
 qin     98
 zhang   69
 */

vector模板更多的方法请看下节。

（2）常用成员方法应用示例如下代码：

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

 void printVectorValue(vector<int> & vInt)
 {
     for (vector<int>::iterator pt = vInt.begin(); pt != vInt.end(); ++pt)
     {
         cout << *pt << "\t";
     }
     cout << endl;
 }

 void main()
 {
 //  vector对象的常用方法以及应用示例如下：
     cout << "动态构建一个整型容器(请输入整数值，0时退出)：\n";
     vector<int> vMyInts;
     int nTemp;
     while (cin >> nTemp && nTemp != )
     {
         vMyInts.push_back(nTemp);
     }
     cout << "您输入 " << vMyInts.size() << "个元素，分别如下： " << endl;
     printVectorValue(vMyInts);
     cout << "构建整型容器vMyInts完成" << endl << endl;

 //（1）a.assign(b.begin(), b.begin() + 3); // b为向量，将b的0~2个元素构成的向量赋给a
     cout << "(1) assign方法 :" << endl;
     vector<int> vA1;
     vA1.assign(vMyInts.begin(), vMyInts.begin() + );
     cout << "容器vA1元素如下：" << endl;
     printVectorValue(vA1);
     cout << "(1) assign方法应用示例完成。" << endl << endl;

 //（2）a.assign(4, 2); // 容器a只含4个元素，且每个元素值为2
     cout << "(2) assign(4, 2)方法 :" << endl;
     vector<int> vA2;
     vA2.assign(, );
     cout << "容器vA2元素如下：" << endl;
     printVectorValue(vA2);
     cout << "(2) assign(4, 2)方法应用示例完成。" << endl << endl;

 //（3）a.back(); // 返回容器a的最后一个元素
     cout << "(3) back方法 :" << endl;
     cout << "vMyInts容器的最后一个元素是：" << vMyInts.back() << endl;
     cout << "(3) back方法应用示例完成。" << endl << endl;

 // （4）a.front(); // 返回容器a的第一个元素
     cout << "(4) front方法 :" << endl;
     cout << "vMyInts容器的最前一个元素是：" << vMyInts.front() << endl;
     cout << "(4) front方法应用示例完成。" << endl << endl;

 // （5）a[i]; // 返回a的第i个元素，当且仅当a[i]存在
     cout << "(5) a[i] 方法 :" << endl;
     cout << "vMyInts容器的第2个元素是：" << vMyInts[ - ] << endl;
     cout << "(5) a[i]方法应用示例完成。" << endl << endl;

 // （6）a.clear(); // 清空容器a中的元素
     cout << "(6) clear() 方法 :" << endl;
     cout << "清空前，vA2容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vA2);
     vA2.clear();
     cout << "清空后，vA2容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vA2);
     cout << "(6) clear()方法应用示例完成。" << endl << endl;

 // （7）a.empty(); // 判断容器a是否为空，空则返回ture,不空则返回false
     cout << "(7) empty() 方法 :" << endl;
     cout << "vA2容器是否为空：" << vA2.empty() << endl;
     cout << "(7) empty()方法应用示例完成。" << endl << endl;

 // （8）a.pop_back(); // 删除容器a的最后一个元素
     cout << "(8) pop_back() 方法 :" << endl;    vA2.clear();
     cout << "删除前，vMyInts容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vMyInts);
     vMyInts.pop_back();
     cout << "删除最后一个元素后，vMyInts容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vMyInts);
     cout << "(8) pop_back()方法应用示例完成。" << endl << endl;

 // （9）a.erase(a.begin() + 1, a.begin() + 3);
 //  删除容器a中第1个（从第0个算起）到第2个元素，也就是说删除的元素从[a.begin() + 1, a.begin() + 3)(前闭后开区间)
     cout << "(9) erase() 方法 :" << endl;    vA2.clear();
     cout << "删除前，vMyInts容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vMyInts);
     vMyInts.erase(vMyInts.begin() + , vMyInts.begin() + );
     cout << "删除后，vMyInts容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vMyInts);
     cout << "(9) erase()方法应用示例完成。" << endl << endl;

 // （10）a.push_back(5); // 在容器a的最后一个向量后插入一个元素，其值为5
     cout << "(10) push_back() 方法 :" << endl;    vA2.clear();
     cout << "添加前，vMyInts容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vMyInts);
     vMyInts.push_back();
     cout << "添加后，vMyInts容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vMyInts);
     cout << "(10) push_back()方法应用示例完成。" << endl << endl;

 // （11）a.insert(a.begin() + 1, 5);
 //  在容器a的第1个元素（从第0个算起）的位置插入数值5，如a为1,2,3,4 插入元素后为1,5,2,3,4
     cout << "(11) insert() 方法 :" << endl;
     cout << "插入前，vMyInts容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vMyInts);
     vMyInts.insert(vMyInts.begin() + , );
     cout << "插入后，vMyInts容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vMyInts);
     cout << "(11) insert()方法应用示例完成。" << endl << endl;

 // （12）a.insert(a.begin() + 1, 3, 5); // 在容器a的第1个元素（从第0个算起）的位置插入3个数，其值都为5
     cout << "(12) insert() 方法 :" << endl;
     cout << "插入前，vMyInts容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vMyInts);
     vMyInts.insert(vMyInts.begin() + , , );
     cout << "插入后，vMyInts容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vMyInts);
     cout << "(12) insert()方法应用示例完成。" << endl << endl;

 // （13）a.insert(a.begin() + 1, b + 3, b + 6);
 //  b为数组。在a的第1个元素（从第0个算起）的位置插入b的第3个元素到第5个元素（不包括b + 6）
 //  b为1,2,3,4,5,9,8  插入元素后为1,4,5,9,2,3,4,5,9,8
     cout << "(13) insert() 方法 (容器示例):" << endl;
     cout << "插入前，vMyInts容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vMyInts);
     cout << "插入前，vA1容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vA1);
     vA1.insert(vA1.begin() + , vMyInts.begin() + , vMyInts.begin() + );
     cout << "插入后，vMyInts容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vMyInts);
     cout << "插入后，vA1容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vA1);
     cout << "(13) insert()方法应用示例完成。" << endl << endl;

     cout << "(13) insert() 方法 (数组示例):" << endl;
     cout << "插入前，vA1容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vA1);
     cout << "数组中的元素为: {1, 2, 3, 4, 5, 6}" << endl;
     int nArrB[] = {, , , , , };
     vA1.insert(vA1.begin() + , nArrB + , nArrB + );
     cout << "插入后，vA1容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vA1);
     cout << "(13) insert()方法应用示例完成。" << endl << endl;

 // （14）a.size(); // 返回容器a中元素的个数；
     cout << "(14) size() 方法: " << endl;
     cout << "vA1容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vA1);
     cout << "vA1容器中元素个数为：" << vA1.size() << endl;
     cout << "(14) size()方法应用示例完成。" << endl << endl;

 // （15）a.capacity(); // 返回容器a的容量
     cout << "(15) capacity() 方法: " << endl;
     cout << "vA1容器的容量为：" << vA1.capacity() << endl;
     cout << "(15) capacity()方法应用示例完成。" << endl << endl;

 // （16）a.rezize(10); // 将a的现有元素个数调至10个，多则删，少则补，其值随机
     cout << "(16) resize() 方法: " << endl;
     cout << "重新分配大小前，vA1容器中元素为: " << endl;
     printVectorValue(vA1);
     vA1.resize();
     cout << "vA1.resize(6) 重新分配大小后，vA1容器中元素为：" << endl;
     printVectorValue(vA1);
     cout << "(16) resize()方法应用示例完成。" << endl << endl;

 // （17）a.rezize(10, 2); // 将容器a的现有元素个数调至10个，多则删，少则补其值为2
     cout << "(17) resize() 方法: " << endl;
     cout << "重新分配大小前，vA1容器中元素为: " << endl;
     printVectorValue(vA1);
     vA1.resize(, );
     cout << "vA1.resize(10, 110) 重新分配大小后，vA1容器中元素为：" << endl;
     printVectorValue(vA1);
     cout << "(17) resize()方法应用示例完成。" << endl << endl;

 // （18）a.reserve(100);
 //  将容器a的容量（capacity）扩充至100，也就是说现在测试 a.capacity();的时候返回值是100。
 //  这种操作只有在需要给a添加大量数据的时候才有意义，
 //  因为这将避免内存多次容量扩充操作（当a的容量不足时电脑会自动扩容，当然这必然降低性能。）
     cout << "(18) reserve() 方法: " << endl;
     cout << "扩容前，vA1容器的容量为：" << vA1.capacity() << endl;
     vA1.reserve();
     cout << "扩容后，vA1容器的容量为：" << vA1.capacity() << endl;
     cout << "(18) reserve()方法应用示例完成。" << endl << endl;

 // （19）a.swap(b); // b为容器，将a中的元素和b中的元素进行整体性交换
     cout << "(19) swap() 方法: " << endl;
     cout << "vA1容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vA1);
     cout << "vMyInts容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vMyInts);
     vA1.resize();
     vMyInts.resize();
     vA1.swap(vMyInts);
     cout << "vA1容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vA1);
     cout << "vMyInts容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vMyInts);
     cout << "(19) swap() 方法应用示例完成。 " << endl << endl;

 // （20）a = b; // b为容器，将一个对象赋给另一个对象
     cout << "(20) 赋值方法: " << endl;
     cout << "vA1容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vA1);
     vector<int> vTemp = vA1;
     cout << " vTemp = vA1 后，vTemp 容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vTemp);
     cout << "(20) 赋值方法应用示例完成。 " << endl << endl;

 // （20）a == b; // b为容器，向量的比较操作还有!=,>=,<=,>,<
     cout << "(21) 比较操作: " << endl;
     cout << "vA1容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vA1);
     cout << " vTemp 容器中的元素为: " << endl;
     printVectorValue(vTemp);
     cout << "vA1 == vTemp 比较：" << (vA1 == vTemp) << endl;
     cout << "(21) 比较操作应用示例完成。 " << endl << endl;
     cin >> nTemp;
 }
 // Run out
 /*
 动态构建一个整型容器(请输入整数值，0时退出)：
 12
 23
 34
 45
 56
 67
 78
 89
 90
 0
 您输入 9个元素，分别如下：
 12      23      34      45      56      67      78      89      90
 构建整型容器vMyInts完成

 (1) assign方法 :
 容器vA1元素如下：
 12      23      34
 (1) assign方法应用示例完成。

 (2) assign(4, 2)方法 :
 容器vA2元素如下：
 12      12      12      12
 (2) assign(4, 2)方法应用示例完成。

 (3) back方法 :
 vMyInts容器的最后一个元素是：90
 (3) back方法应用示例完成。

 (4) front方法 :
 vMyInts容器的最前一个元素是：12
 (4) front方法应用示例完成。

 (5) a[i] 方法 :
 vMyInts容器的第2个元素是：23
 (5) a[i]方法应用示例完成。

 (6) clear() 方法 :
 清空前，vA2容器中的元素为:
 12      12      12      12
 清空后，vA2容器中的元素为:

 (6) clear()方法应用示例完成。

 (7) empty() 方法 :
 vA2容器是否为空：1
 (7) empty()方法应用示例完成。

 (8) pop_back() 方法 :
 删除前，vMyInts容器中的元素为:
 12      23      34      45      56      67      78      89      90
 删除最后一个元素后，vMyInts容器中的元素为:
 12      23      34      45      56      67      78      89
 (8) pop_back()方法应用示例完成。

 (9) erase() 方法 :
 删除前，vMyInts容器中的元素为:
 12      23      34      45      56      67      78      89
 删除后，vMyInts容器中的元素为:
 12      45      56      67      78      89
 (9) erase()方法应用示例完成。

 (10) push_back() 方法 :
 添加前，vMyInts容器中的元素为:
 12      45      56      67      78      89
 添加后，vMyInts容器中的元素为:
 12      45      56      67      78      89      99
 (10) push_back()方法应用示例完成。

 (11) insert() 方法 :
 插入前，vMyInts容器中的元素为:
 12      45      56      67      78      89      99
 插入后，vMyInts容器中的元素为:
 12      11      45      56      67      78      89      99
 (11) insert()方法应用示例完成。

 (12) insert() 方法 :
 插入前，vMyInts容器中的元素为:
 12      11      45      56      67      78      89      99
 插入后，vMyInts容器中的元素为:
 12      12      12      11      45      56      67      78      89      99

 (12) insert()方法应用示例完成。

 (13) insert() 方法 (容器示例):
 插入前，vMyInts容器中的元素为:
 12      12      12      11      45      56      67      78      89      99

 插入前，vA1容器中的元素为:
 12      23      34
 插入后，vMyInts容器中的元素为:
 12      12      12      11      45      56      67      78      89      99

 插入后，vA1容器中的元素为:
 12      11      45      56      23      34
 (13) insert()方法应用示例完成。

 (13) insert() 方法 (数组示例):
 插入前，vA1容器中的元素为:
 12      11      45      56      23      34
 数组中的元素为: {1, 2, 3, 4, 5, 6}
 插入后，vA1容器中的元素为:
 12      2       3       4       11      45      56      23      34
 (13) insert()方法应用示例完成。

 (14) size() 方法:
 vA1容器中的元素为:
 12      2       3       4       11      45      56      23      34
 vA1容器中元素个数为：9
 (14) size()方法应用示例完成。

 (15) capacity() 方法:
 vA1容器的容量为：9
 (15) capacity()方法应用示例完成。

 (16) resize() 方法:
 重新分配大小前，vA1容器中元素为:
 12      2       3       4       11      45      56      23      34
 vA1.resize(6) 重新分配大小后，vA1容器中元素为：
 12      2       3       4       11      45
 (16) resize()方法应用示例完成。

 (17) resize() 方法:
 重新分配大小前，vA1容器中元素为:
 12      2       3       4       11      45
 vA1.resize(10, 110) 重新分配大小后，vA1容器中元素为：
 12      2       3       4       11      45      100     100     100     100

 (17) resize()方法应用示例完成。

 (18) reserve() 方法:
 扩容前，vA1容器的容量为：13
 扩容后，vA1容器的容量为：30
 (18) reserve()方法应用示例完成。

 (19) swap() 方法:
 vA1容器中的元素为:
 12      2       3       4       11      45      100     100     100     100

 vMyInts容器中的元素为:
 12      12      12      11      45      56      67      78      89      99

 vA1容器中的元素为:
 12      12      12      11      45
 vMyInts容器中的元素为:
 12      2       3       4       11
 (19) swap() 方法应用示例完成。

 (20) 赋值方法:
 vA1容器中的元素为:
 12      12      12      11      45
  vTemp = vA1 后，vTemp 容器中的元素为:
 12      12      12      11      45
 (20) 赋值方法应用示例完成。

 (21) 比较操作:
 vA1容器中的元素为:
 12      12      12      11      45
  vTemp 容器中的元素为:
 12      12      12      11      45
 vA1 == vTemp 比较：1
 (21) 比较操作应用示例完成。
 */

类的成员方法应用示例运行结果如下：

这么多成员方法，为什么没有sort排序方法呢？

（3）通用成员函数。上面常用方法那么多，怎么没有排序方法呢？这点得追溯于STL的设计理念（尽可能一劳永逸）。

STL从更广泛的角度定义了非成员函数来执行这些操作，即不是为每个类都定义sort()成员函数，而是定义一个适用于所有容器类的非成员函数sort()。

试想一个问题，假设有10个类，每个类都支持10种操作，若每个类都有自己的成员函数，则需要定义100（10*10）个成员函数。而采用STL方式，只需要定义10个非成员函数即可。

另外需要注意，已有执行相同任务的非成员函数，STL有时还会为类定义一个成员函数，因为对于有些操作来说，类特定算法的效率比通用算法高。

下面学习几个所谓的公用函数：for_each()、random_shuffle()、sort()。

　　3.1 for_each函数接受3个参数，前两个是定义容器中区间的迭代器，最后一个是指向函数的指针。可以用for_each函数来代替for循环。例如：

 #include <iostream>
 #include <vector>
 #include <algorithm>   // for_each
 using namespace std;

 void printVectorValue(int & rInt)
 {
     cout << rInt << "\t";
 }

 void main()
 {
     cout << "动态构建一个整型容器(请输入整数值，0时退出)：\n";
     vector<int> vMyInts;
     int nTemp;
     while (cin >> nTemp && nTemp != )
     {
         vMyInts.push_back(nTemp);
     }
     cout << "您输入 " << vMyInts.size() << " 个元素，分别如下： " << endl;
     cout << "使用for循环打印容器元素如下：" << endl;
     for (vector<int>::iterator pIt = vMyInts.begin(); pIt != vMyInts.end(); ++pIt)
     {
         cout << *pIt << "\t";
     }
     cout << endl << "使用for_each打印容器元素如下：" << endl;
     for_each(vMyInts.begin(), vMyInts.end(), printVectorValue);
     cout << endl << "构建整型容器vMyInts完成" << endl << endl;
     cin >> nTemp;
 }
 // Run out
 /*
 动态构建一个整型容器(请输入整数值，0时退出)：
 12
 23
 34
 45
 56
 67
 78
 89
 90
 0
 您输入 9 个元素，分别如下：
 使用for循环打印容器元素如下：
 12      23      34      45      56      67      78      89      90
 使用for_each打印容器元素如下：
 12      23      34      45      56      67      78      89      90
 构建整型容器vMyInts完成
 */

　　这样可以避免显式使用迭代器变量。

　　3.2 random_shffle函数接受两个指定区间的迭代器参数，并随机排列该区间中的元素。应用示例代码如下：

 #include <iostream>
 #include <vector>
 #include <string>
 #include <algorithm>   // for_each
 using namespace std;

 template<class T>
 void printVectorValue(T & rInt)
 {
     cout << rInt << "\t";
 }

 void main()
 {
     cout << "动态构建一个整型容器(请输入整数值，0时退出)：\n";
     vector<int> vMyInts;
     int nTemp;
     while (cin >> nTemp && nTemp != )
     {
         vMyInts.push_back(nTemp);
     }
     cout << "您输入 " << vMyInts.size() << " 个元素，分别如下： " << endl;
     cout << "使用for_each打印排序前容器元素如下：" << endl;
     for_each(vMyInts.begin(), vMyInts.end(), printVectorValue<int>);
     random_shuffle(vMyInts.begin(), vMyInts.end());
     cout << endl << "使用for_each打印排序后容器元素如下：" << endl;
     for_each(vMyInts.begin(), vMyInts.end(), printVectorValue<int>);

     cout << endl;
     vector<string> vStr;
     vStr.push_back("sun");
     vStr.push_back("zhang");
     vStr.push_back("huang");
     vStr.push_back("liu");
     vStr.push_back("qin");
     cout << endl << "打印排序前容器元素如下：" << endl;
     for (int j = ; j < vStr.size(); ++j)
     {
         cout << vStr[j].c_str() << "\t";
     }
     std::random_shuffle(vStr.begin(), vStr.end()); // 迭代器
     cout << endl << "打印排序后容器元素如下：" << endl;
     for (int j = ; j < vStr.size(); ++j)
     {
         cout << vStr[j].c_str() << "\t";
     }
     cout << endl;
     system("pause");
 }

　　程序运行结果如下：

　　3.3 sort函数也要求容器支持随机访问，该函数有两个版本：

　　第一个版本接受两个定义区间的迭代器参数，并使用为存储在容器中的类型元素定义的<运算符。

　　备注：如果元素为用户自定义类型，必须定义能够处理该类型对象的operator<()函数），对区间中的元素进行操作。

　　第二个版本接受3个参数，前两个参数也是指定区间的迭代器，最后一个参数是指向要使用的函数的指针（而不是比较的operator<()运算符）。

　　sort函数的应用示例代码如下：

 #include <iostream>
 #include <vector>
 #include <string>
 #include <algorithm>   // for_each
 using namespace std;

 template<class T>
 void printVectorValue(T & rInt)
 {
     cout << rInt << "\t";
 }

 struct student
 {
     string strName;
     int nAge;

     student(string sName = "liu", int nAge = ) : strName(sName), nAge(nAge)
     {}
 };

 bool worseThan(const student & stuObject1, const student & stuObject2)
 {
     if (stuObject1.nAge > stuObject2.nAge)
     {
         return true;
     }
     else if (stuObject1.nAge == stuObject2.nAge
         && stuObject1.strName > stuObject2.strName)
     {
         return true;
     }
     else
     {
         return false;
     }
 }

 void printValue(const student & rStuObject)
 {
     cout << rStuObject.strName << "  " << rStuObject.nAge << "\n";
 }

 void main()
 {
     cout << "sort函数版本1测试程序：" << endl;
     cout << "动态构建一个整型容器(请输入整数值，0时退出)：\n";
     vector<int> vMyInts;
     int nTemp;
     while (cin >> nTemp && nTemp != )
     {
         vMyInts.push_back(nTemp);
     }
     cout << "您输入 " << vMyInts.size() << " 个元素，分别如下： " << endl;
     cout << "使用for_each打印排序前容器元素如下：" << endl;
     for_each(vMyInts.begin(), vMyInts.end(), printVectorValue<int>);
     sort(vMyInts.begin(), vMyInts.end());  // 版本1
     cout << endl << "使用for_each打印排序后容器元素如下：" << endl;
     for_each(vMyInts.begin(), vMyInts.end(), printVectorValue<int>);

     cout << endl << endl << "sort函数版本2测试程序：" << endl;
     vector<student> vStudents;
     vStudents.push_back(student("sun", ));
     vStudents.push_back(student("zhang", ));
     vStudents.push_back(student("huang", ));
     vStudents.push_back(student("liu", ));
     vStudents.push_back(student("qin", ));
     cout << "使用for_each打印排序前容器元素如下：" << endl;
     for_each(vStudents.begin(), vStudents.end(), printValue);
     sort(vStudents.begin(), vStudents.end(), worseThan);  // 版本2
     cout << "使用for_each打印排序后容器元素如下：" << endl;
     for_each(vStudents.begin(), vStudents.end(), printValue);
     cout << endl;
     system("pause");
 }

　　程序运行结果如下：

　　通用非成员函数结束。

【3】学习《STL源码剖析》中vector

　　（1）vector容器可以自动扩充内存空间，具体的扩充规则测试代码如下：

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

 template<class T>
 void printVectorValue(T & rInt)
 {
     cout << rInt << "  ";
 }

 template<class T>
 void printSizeAndCapacity(vector<T> & oVec)
 {
     for_each(oVec.begin(), oVec.end(), printVectorValue<T>);
     cout << endl << "size = " << oVec.size() << endl;
     cout << "capacity = " << oVec.capacity() << endl << endl;
 }

 int main()
 {
     vector<int> iv(, );
     printSizeAndCapacity(iv);
     for (int i = ; i < ; ++i)
     {
         iv.push_back(i + );
         printSizeAndCapacity<int>(iv);
     }

     system("pause");
 }

　　vector容器示意图如下：

　　运行结果如下：

　　有一个遗留问题：如size不为零时，扩充后容量应该是之前的2倍，根据上例实际情况，不应该有奇数值的容量！求再探索，作此备录。

　　（2）vector迭代器和数据结构，如下图所示：

　　（3）vector部分源码如下：

 #include<iostream>
 #include<memory.h>
 using namespace std;

 // alloc是SGI STL的空间配置器
 template <class T, class Alloc = alloc>
 class vector
 {
 public:
     // vector的嵌套类型定义,typedefs用于提供iterator_traits<I>支持
     typedef T value_type;
     typedef value_type* pointer;
     typedef value_type* iterator;
     typedef value_type& reference;
     typedef size_t size_type;
     typedef ptrdiff_t difference_type;
 protected:
     // 这个提供STL标准的allocator接口
     typedef simple_alloc <value_type, Alloc> data_allocator;

     iterator start;               // 表示目前使用空间的头
     iterator finish;              // 表示目前使用空间的尾
     iterator end_of_storage;      // 表示实际分配内存空间的尾

     void insert_aux(iterator position, const T& x); // 在position位置插入值为x的元素

     // 释放分配的内存空间
     void deallocate()
     {
         // 由于使用data_allocator进行内存空间的分配,
         // 所以匹配使用data_allocator::deallocate()进行释放
         // 如果直接释放, 对于data_allocator内部使用内存池的版本就会发生错误
         if (start)
             data_allocator::deallocate(start, end_of_storage - start);
     }

     void fill_initialize(size_type n, const T& value)
     {
         start = allocate_and_fill(n, value);
         finish = start + n;  // 设置当前使用内存空间的结束点
         // 构造阶段（不多分配内存）
         // 所以要设置内存空间结束点（与已经使用的内存空间结束点相同）
         end_of_storage = finish;
     }

 public:
     // 获取几种迭代器
     iterator begin() { return start; }
     iterator end() { return finish; }

     // 返回当前对象个数
     size_type size() const { return size_type(end() - begin()); }
     size_type max_size() const { return size_type(-) / sizeof(T); }
     // 返回重新分配内存前最多能存储的对象个数
     size_type capacity() const { return size_type(end_of_storage - begin()); }
     // 判空
     bool empty() const { return begin() == end(); }
     // 重载[]（下标访问）
     reference operator[](size_type n) { return *(begin() + n); }

     // 默认构造函数。默认构造vector不分配内存空间
     vector() : start(), finish(), end_of_storage() {}

     vector(size_type n, const T& value) { fill_initialize(n, value); }
     vector(int n, const T& value) { fill_initialize(n, value); }
     vector(long n, const T& value) { fill_initialize(n, value); }

     // 需要对象提供默认构造函数
     explicit vector(size_type n) { fill_initialize(n, T()); }

     vector(const vector<T, Alloc>& x)
     {
         start = allocate_and_copy(x.end() - x.begin(), x.begin(), x.end());
         finish = start + (x.end() - x.begin());
         end_of_storage = finish;
     }

     ~vector()
     {
         // 析构对象
         destroy(start, finish);
         // 释放内存
         deallocate();
     }

     vector<T, Alloc>& operator=(const vector<T, Alloc>& x);

     // 提供访问函数
     reference front() { return *begin(); }
     reference back() { return *(end() - ); }

     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     // 向容器尾追加一个元素, 可能导致内存重新分配（开辟新空间、移动原数据、释放原内存）
     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     //                          push_back(const T& x)
     //                                   |
     //                                   |---------------- 容量已满?
     //                                   |
     //               ----------------------------
     //           No  |                          |  Yes
     //               |                          |
     //               ↓                          ↓
     //      construct(finish, x);       insert_aux(end(), x);
     //      ++finish;                           |
     //                                          |------ 内存不足, 重新分配
     //                                          |       大小为原来的2倍
     //      new_finish = data_allocator::allocate(len);       <stl_alloc.h>
     //      uninitialized_copy(start, position, new_start);   <stl_uninitialized.h>
     //      construct(new_finish, x);                         <stl_construct.h>
     //      ++new_finish;
     //      uninitialized_copy(position, finish, new_finish); <stl_uninitialized.h>
     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

     void push_back(const T& x)
     {
         // 内存满足条件则直接追加元素, 否则需要重新分配内存空间
         if (finish != end_of_storage)
         {
             construct(finish, x);
             ++finish;
         }
         else
             insert_aux(end(), x);
     }

     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     // 在指定位置插入元素
     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     //                   insert(iterator position, const T& x)
     //                                   |
     //                                   |------------ 容量是否足够 && 是否是end()?
     //                                   |
     //               -------------------------------------------
     //            No |                                         | Yes
     //               |                                         |
     //               ↓                                         ↓
     //    insert_aux(position, x);                  construct(finish, x);
     //               |                              ++finish;
     //               |-------- 容量是否够用?
     //               |
     //        --------------------------------------------------
     //    Yes |                                                | No
     //        |                                                |
     //        ↓                                               |
     // construct(finish, *(finish - 1));                       |
     // ++finish;                                               |
     // T x_copy = x;                                           |
     // copy_backward(position, finish - 2, finish - 1);        |
     // *position = x_copy;                                     |
     //                                                         ↓
     // data_allocator::allocate(len);                       <stl_alloc.h>
     // uninitialized_copy(start, position, new_start);      <stl_uninitialized.h>
     // construct(new_finish, x);                            <stl_construct.h>
     // ++new_finish;
     // uninitialized_copy(position, finish, new_finish);    <stl_uninitialized.h>
     // destroy(begin(), end());                             <stl_construct.h>
     // deallocate();
     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

     iterator insert(iterator position, const T& x)
     {
         size_type n = position - begin();
         if (finish != end_of_storage && position == end())
         {
             construct(finish, x);
             ++finish;
         }
         else
             insert_aux(position, x);
         return begin() + n;
     }

     iterator insert(iterator position) { return insert(position, T()); }

     void pop_back()
     {
         --finish;
         destroy(finish);
     }

     iterator erase(iterator position)
     {
         if (position +  != end())
             copy(position + , finish, position);
         --finish;
         destroy(finish);
         return position;
     }

     iterator erase(iterator first, iterator last)
     {
         iterator i = copy(last, finish, first);
         // 析构掉需要析构的元素
         destroy(i, finish);
         finish = finish - (last - first);
         return first;
     }

     // 调整size, 但是并不会重新分配内存空间
     void resize(size_type new_size, const T& x)
     {
         if (new_size < size())
             erase(begin() + new_size, end());
         else
             insert(end(), new_size - size(), x);
     }
     void resize(size_type new_size) { resize(new_size, T()); }

     void clear() { erase(begin(), end()); }

 protected:
     // 分配空间, 并且复制对象到分配的空间处
     iterator allocate_and_fill(size_type n, const T& x)
     {
         iterator result = data_allocator::allocate(n);
         uninitialized_fill_n(result, n, x);
         return result;
     }

     // 提供插入操作
     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     //                 insert_aux(iterator position, const T& x)
     //                                   |
     //                                   |---------------- 容量是否足够?
     //                                   ↓
     //              -----------------------------------------
     //        Yes   |                                       | No
     //              |                                       |
     //              ↓                                      |
     // 从opsition开始, 整体向后移动一个位置                 |
     // construct(finish, *(finish - 1));                    |
     // ++finish;                                            |
     // T x_copy = x;                                        |
     // copy_backward(position, finish - 2, finish - 1);     |
     // *position = x_copy;                                  |
     //                                                      ↓
     //                            data_allocator::allocate(len);
     //                            uninitialized_copy(start, position, new_start);
     //                            construct(new_finish, x);
     //                            ++new_finish;
     //                            uninitialized_copy(position, finish, new_finish);
     //                            destroy(begin(), end());
     //                            deallocate();
     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

     template <class T, class Alloc>
     void insert_aux(iterator position, const T& x)
     {
         if (finish != end_of_storage)    // 还有备用空间
         {
             // 在备用空间起始处构造一个元素，并以vector最后一个元素值为其初值
             construct(finish, *(finish - ));
             ++finish;
             T x_copy = x;
             copy_backward(position, finish - , finish - );
             *position = x_copy;
         }
         else   // 已无备用空间
         {
             const size_type old_size = size();
             const size_type len = old_size !=  ?  * old_size : ;
             // 以上配置元素：如果大小为0，则配置1（个元素大小）
             // 如果大小不为0，则配置原来大小的两倍
             // 前半段用来放置原数据，后半段准备用来放置新数据

             iterator new_start = data_allocator::allocate(len);  // 实际配置
             iterator new_finish = new_start;
             // 将内存重新配置
             try
             {
                 // 将原vector的安插点以前的内容拷贝到新vector
                 new_finish = uninitialized_copy(start, position, new_start);
                 // 为新元素设定初值 x
                 construct(new_finish, x);
                 // 调整水位
                 ++new_finish;
                 // 将安插点以后的原内容也拷贝过来
                 new_finish = uninitialized_copy(position, finish, new_finish);
             }
             catch(...)
             {
                 // 回滚操作
                 destroy(new_start, new_finish);
                 data_allocator::deallocate(new_start, len);
                 throw;
             }
             // 析构并释放原vector
             destroy(begin(), end());
             deallocate();

             // 调整迭代器，指向新vector
             start = new_start;
             finish = new_finish;
             end_of_storage = new_start + len;
         }
     }

     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     // 在指定位置开始连续插入n个值为x的元素
     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     //             insert(iterator position, size_type n, const T& x)
     //                                   |
     //                                   |---------------- 插入元素个数是否为0?
     //                                   ↓
     //              -----------------------------------------
     //        No    |                                       | Yes
     //              |                                       |
     //              |                                       ↓
     //              |                                    return;
     //              |----------- 内存是否足够?
     //              |
     //      -------------------------------------------------
     //  Yes |                                               | No
     //      |                                               |
     //      |------ (finish - position) > n?                |
     //      |       分别调整指针                            |
     //      ↓                                              |
     //    ----------------------------                      |
     // No |                          | Yes                  |
     //    |                          |                      |
     //    ↓                         ↓                    |
     // 插入操作, 调整指针           插入操作, 调整指针      |
     //                                                      ↓
     //            data_allocator::allocate(len);
     //            new_finish = uninitialized_copy(start, position, new_start);
     //            new_finish = uninitialized_fill_n(new_finish, n, x);
     //            new_finish = uninitialized_copy(position, finish, new_finish);
     //            destroy(start, finish);
     //            deallocate();
     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

     template <class T, class Alloc>
     void insert(iterator position, size_type n, const T& x)
     {
         // 如果n为0，则不进行任何操作
         if (n != )
         {
             if (size_type(end_of_storage - finish) >= n)
             {      // 剩下的备用空间大于等于“新增元素的个数”
                 T x_copy = x;
                 // 以下计算插入点之后的现有元素个数
                 const size_type elems_after = finish - position;
                 iterator old_finish = finish;
                 if (elems_after > n)
                 {
                     // 插入点之后的现有元素个数 大于 新增元素个数
                     uninitialized_copy(finish - n, finish, finish);
                     finish += n;    // 将vector 尾端标记后移
                     copy_backward(position, old_finish - n, old_finish);
                     fill(position, position + n, x_copy); // 从插入点开始填入新值
                 }
                 else
                 {
                     // 插入点之后的现有元素个数 小于等于 新增元素个数
                     uninitialized_fill_n(finish, n - elems_after, x_copy);
                     finish += n - elems_after;
                     uninitialized_copy(position, old_finish, finish);
                     finish += elems_after;
                     fill(position, old_finish, x_copy);
                 }
             }
             else
             {   // 剩下的备用空间小于“新增元素个数”（那就必须配置额外的内存）
                 // 首先决定新长度：就长度的两倍 ， 或旧长度+新增元素个数
                 const size_type old_size = size();
                 const size_type len = old_size + max(old_size, n);
                 // 以下配置新的vector空间
                 iterator new_start = data_allocator::allocate(len);
                 iterator new_finish = new_start;
                 __STL_TRY
                 {
                     // 以下首先将旧的vector的插入点之前的元素复制到新空间
                     new_finish = uninitialized_copy(start, position, new_start);
                     // 以下再将新增元素（初值皆为n）填入新空间
                     new_finish = uninitialized_fill_n(new_finish, n, x);
                     // 以下再将旧vector的插入点之后的元素复制到新空间
                     new_finish = uninitialized_copy(position, finish, new_finish);
                 }
 #         ifdef  __STL_USE_EXCEPTIONS
                 catch(...)
                 {
                     destroy(new_start, new_finish);
                     data_allocator::deallocate(new_start, len);
                     throw;
                 }
 #         endif /* __STL_USE_EXCEPTIONS */
                 destroy(start, finish);
                 deallocate();
                 start = new_start;
                 finish = new_finish;
                 end_of_storage = new_start + len;
             }
         }
     }
 };

　　（4）使用主要问题及成员函数详解。

　　　　4.1 erase函数。vector::erase()方法有两种重载形式:

　　　　　　（1.1）iterator erase (iterator _Where);

　　　　　　（1.2）iterator erase (iterator _First, iterator _Last);

　　　　　　如果是删除指定位置的元素时：返回值是一个迭代器，指向删除元素下一个元素。

　　　　　　如果是删除某范围内的元素时：返回值也表示一个迭代器，指向最后一个删除元素的下一个元素。

　　　　　　请看如下“临床典型性”应用错误示例代码：

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

 template<class T>
 void printVectorValue(T & rInt)
 {
     cout << rInt << "  ";
 }

 void main()
 {
     vector <int> v1;
     for (int i = ; i < ; ++i)
     {
         v1.push_back(i + );
     }
     cout << "(1) v1 容器元素如下：" << endl;
     for_each(v1.begin(), v1.end(), printVectorValue<int>);
     cout << endl;

     v1.erase(v1.begin( ));
     cout << "(2) v1 容器元素如下：" << endl;
     for_each(v1.begin(), v1.end(), printVectorValue<int>);
     cout << endl;

     v1.erase(v1.begin( ) + , v1.begin( ) + );
     cout << "(3) v1 容器元素如下：" << endl;
     for_each(v1.begin(), v1.end(), printVectorValue<int>);
     cout << endl;

     v1.push_back();
     vector<int>::iterator itPt;
     for (itPt = v1.begin(); itPt != v1.end(); ++itPt)
     {
         if ( == *itPt)
         {
             v1.erase(itPt);
         }
     }

     system("pause");
 }

　　　　　　程序运行结果如下：

　　　　　　分析程序：一一遍历容器找到元素值为14，然后一一删除。程序为什么会崩溃呢？

　　　　　　其实，出现这种原因是没搞懂erase的删除原理（套路），当调用erase()后迭代器就失效了，即变成一个野指针。

　　　　　　所以要处理这种问题，关键是要解决调用erase()方法后，迭代器变成野指针的问题。

　　　　　　结合套路，解决这个问题有两种方案：

　　　　　　第一种：正向删除。

　　　　　　第二种：逆向删除。代码如下：

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

 template<class T>
 void printVectorValue(T & rInt)
 {
     cout << rInt << "  ";
 }

 // 正删
 template<class T>
 void eraseAll(vector<T> & v1, T value)
 {
     vector<T>::iterator itPt;
     for (itPt = v1.begin(); itPt != v1.end();)
     {
         if (value == *itPt)
         {
             itPt = v1.erase(itPt);
         }
         else
         {
             ++itPt;
         }
     }
 }

 // 逆删
 template<class T>
 void eraseAll2(vector<T> & v1, T value)
 {
     vector<T>::iterator itPt;
     for (itPt = --v1.end(); itPt != v1.begin();)
     {
         if (value == *itPt)
         {
             v1.erase(itPt--);
         }
         else
         {
             --itPt;
         }
     }

     if (value == *itPt)
     {
         v1.erase(itPt);
     }
 }

 void main()
 {
     vector<int> v1(, );
     for (int i = ; i < ; ++i)
     {
         v1.push_back(i + );
     }
     cout << "(1) v1 容器元素如下：" << endl;
     for_each(v1.begin(), v1.end(), printVectorValue<int>);
     cout << endl;

     v1.erase(v1.begin( ));
     cout << "(2) v1 容器元素如下：" << endl;
     for_each(v1.begin(), v1.end(), printVectorValue<int>);
     cout << endl;

     v1.erase(v1.begin( ) + , v1.begin( ) + );
     cout << "(3) v1 容器元素如下：" << endl;
     for_each(v1.begin(), v1.end(), printVectorValue<int>);
     cout << endl;

     v1.insert(v1.begin() + , , );
     v1.push_back();
     v1.push_back();
     cout << "(4) 删除前 v1 容器元素如下：" << endl;
     for_each(v1.begin(), v1.end(), printVectorValue<int>);
     cout << endl;

 // 第一种正向删除
     eraseAll<int>(v1, );
     eraseAll<int>(v1, );
     eraseAll<int>(v1, );

 /* 第二种逆向删除
     eraseAll2<int>(v1, 9);
     eraseAll2<int>(v1, 12);
     eraseAll2<int>(v1, 15);
 */
     cout << "(5) 删除9,12,15后 v1 容器元素如下：" << endl;
     for_each(v1.begin(), v1.end(), printVectorValue<int>);
     cout << endl;
     /* 错误删除！！
     for (itPt = v1.begin(); itPt != v1.end(); ++itPt)
     {
         if (14 == *itPt)
         {
             v1.erase(itPt);
         }
     }
     */

     system("pause");
 }

 // Run out
 /*
 (1) v1 容器元素如下：
 9  9  9  9  9  9  10  11  12  13  14  15
 (2) v1 容器元素如下：
 9  9  9  9  9  10  11  12  13  14  15
 (3) v1 容器元素如下：
 9  9  9  10  11  12  13  14  15
 (4) 删除前 v1 容器元素如下：
 9  9  9  10  11  12  12  12  12  13  14  15  15  15
 (5) 删除9,12,15后 v1 容器元素如下：
 10  11  13  14
 请按任意键继续. . .
 */

　　　　　　规避开失效指针，完全可以正常删除。

　　　　4.2 insert函数

　　　　insert函数源码如下：

　　　　insert函数两种情况分析如下：

　　　　insert函数重载多，使用比较方便。

【4】vector总结

　　相比C++内置的array数组类，vector模板类是有生命的、动态的、可塑性的数组，使用更方便，更健壮。

Good  Good  Study, Day  Day  Up.

顺序  选择  循环  总结