【C++】vector（下）--上篇

在上一篇文章中，我们详细介绍了C++标准库中的vector容器的基础知识，包括如何声明和初始化vector、基本的成员函数以及一些常用操作。本文将继续深入探讨vector的一些高级用法和性能优化技巧，并通过示例代码加以说明。

一、动态大小调整

vector最大的优势之一就是它能够动态调整大小。当我们向vector中添加元素时，vector会自动管理内存并扩展其容量。我们可以使用push_back函数来向vector中添加元素。例如：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec;

    // 添加元素
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        vec.push_back(i);
    }

    // 输出元素
    for (const auto& val : vec) {
        std::cout << val << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

在这个示例中，我们初始化了一个空的vector并使用push_back方法添加了10个元素。vector会自动扩展其内部数组的大小以容纳新元素。

二、插入和删除元素

除了push_back，vector还有其他插入和删除元素的函数。例如，insert函数允许在指定位置插入元素，而erase函数则可以删除特定位置的元素。代码示例如下：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 在索引为2的位置插入元素10
    vec.insert(vec.begin() + 2, 10);

    // 输出元素
    std::cout << "插入后: ";
    for (const auto& val : vec) {
        std::cout << val << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 删除索引为3的元素
    vec.erase(vec.begin() + 3);

    // 输出元素
    std::cout << "删除后: ";
    for (const auto& val : vec) {
        std::cout << val << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

在这个示例中，我们首先在索引2的位置插入了一个值为10的元素，接着删除了索引3的元素。结果表明vector非常灵活，能够支持在任意位置插入和删除元素。

三、避免不必要的内存分配

虽然vector在管理内存方面非常高效，但频繁的内存分配和释放可能会导致性能问题。为了避免这个问题，我们可以在知道最终大小时，使用reserve函数提前分配内存。例如：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec;

    // 预留空间
    vec.reserve(100);

    // 添加元素
    for (int i = 0; i < 100; ++i) {
        vec.push_back(i);
    }

    std::cout << "vec大小: " << vec.size() << std::endl;

    return 0;
}

在此例中，我们使用reserve预留了100个元素的空间，这样在调用push_back时就不会因为容量不足而发生多次内存分配，从而提高性能。

四、使用迭代器

vector还提供了迭代器功能，使得元素遍历更加方便。我们可以使用begin和end迭代器来遍历vector：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用迭代器遍历
    for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

通过迭代器，我们可以遍历vector中的元素，并且能够在遍历时方便地进行修改。

结论

vector是C++中一个极其有用的容器，提供了动态大小调整、快速插入删除、预留内存、以及迭代器等多种强大的功能。通过合理使用这些特性，我们可以在保证代码简洁性的同时，获得更高的性能。在实际开发中，掌握vector的各种用法将极大地提升我们的编程效率。