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STL vector 容器介紹
(By Nitron) 翻譯 masterlee 介紹std::vector，并且討論它在STL中的算法和條件函數(shù)remove_if()。 介紹 這篇文章的目的是為了介紹std::vector，如何恰當(dāng)?shù)厥褂盟鼈兊某蓡T函數(shù)等操作。本文中還討論了條件函數(shù)和在迭代算法中使用，如在remove_if()和for_each()中的使用。通過閱讀這篇文章讀者應(yīng)該能夠有效地使用vector容器，而且應(yīng)該不會再去使用C類型的了。 Vector總覽 vector是C++標(biāo)準(zhǔn)模板庫中的部分內(nèi)容，它是一個多功能的，能夠操作多種和算法的模板類和函數(shù)庫。vector之所以被認(rèn)為是一個容器，是因?yàn)樗軌蛳袢萜饕粯哟娣鸥鞣N類型的對象，簡單地說，vector是一個能夠存放任意類型的動態(tài)數(shù)組，能夠增加和壓縮數(shù)據(jù)。 為了可以使用vector，必須在你的頭文件中包含下面的代碼： #include <vector> vector屬于std命名域的，因此需要通過命名限定，如下完成你的代碼： using std::vector; vector<int> vInts; 或者連在一起，使用全名： std::vector<int> vInts; 建議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會造成一些問題。vector容器提供了很多接口，在下面的表中列出vector的成員函數(shù)和操作。 Vector成員函數(shù) 函數(shù) 表述 c.assign(beg,end) c.assign(n,elem) 將[beg; end)區(qū)間中的數(shù)據(jù)賦值給c。 將n個elem的拷貝賦值給c。 c.at(idx) 傳回索引idx所指的數(shù)據(jù)，如果idx越界，拋出out_of_range。 c.back() 傳回最后一個數(shù)據(jù)，不檢查這個數(shù)據(jù)是否存在。 c.begin() 傳回重的可一個數(shù)據(jù)。 c.capacity() 返回容器中數(shù)據(jù)個數(shù)。 c.clear() 移除容器中所有數(shù)據(jù)。 c.empty() 判斷容器是否為空。 c.end() 指向迭代器中的最后一個數(shù)據(jù)地址。 c.erase(pos) c.erase(beg,end) 刪除pos位置的數(shù)據(jù)，傳回下一個數(shù)據(jù)的位置。 刪除[beg,end)區(qū)間的數(shù)據(jù)，傳回下一個數(shù)據(jù)的位置。 c.front() 傳回地一個數(shù)據(jù)。 get_allocator 使用構(gòu)造函數(shù)返回一個拷貝。 c.insert(pos,elem) c.insert(pos,n,elem) c.insert(pos,beg,end) 在pos位置插入一個elem拷貝，傳回新數(shù)據(jù)位置。 在pos位置插入n個elem數(shù)據(jù)。無返回值。 在pos位置插入在[beg,end)區(qū)間的數(shù)據(jù)。無返回值。 c.max_size() 返回容器中最大數(shù)據(jù)的數(shù)量。 c.pop_back() 刪除最后一個數(shù)據(jù)。 c.push_back(elem) 在尾部加入一個數(shù)據(jù)。 c.rbegin() 傳回一個逆向隊(duì)列的第一個數(shù)據(jù)。 c.rend() 傳回一個逆向隊(duì)列的最后一個數(shù)據(jù)的下一個位置。 c.resize(num) 重新指定隊(duì)列的長度。 c.reserve() 保留適當(dāng)?shù)娜萘俊?br> c.size() 返回容器中實(shí)際數(shù)據(jù)的個數(shù)。 c1.swap(c2) swap(c1,c2) 將c1和c2元素互換。 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>() 創(chuàng)建一個空的vector。 復(fù)制一個vector。 創(chuàng)建一個vector，含有n個數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)均已缺省構(gòu)造產(chǎn)生。 創(chuàng)建一個含有n個elem拷貝的vector。 創(chuàng)建一個以[beg;end)區(qū)間的vector。 銷毀所有數(shù)據(jù)，釋放內(nèi)存。 Vector操作 函數(shù) 描述 operator[] 返回容器中指定位置的一個引用。 創(chuàng)建一個vector vector容器提供了多種創(chuàng)建方法，下面介紹幾種常用的。 創(chuàng)建一個Widget類型的空的vector對象： 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. 創(chuàng)建一個包含500個Widget類型數(shù)據(jù)的vector： vector<Widget> vWidgets(500); 創(chuàng)建一個包含500個Widget類型數(shù)據(jù)的vector，并且都初始化為0： vector<Widget> vWidgets(500, Widget(0)); 創(chuàng)建一個Widget的拷貝： vector<Widget> vWidgetsFromAnother(vWidgets); 向vector添加一個數(shù)據(jù) vector添加數(shù)據(jù)的缺省方法是push_back()。push_back()函數(shù)表示將數(shù)據(jù)添加到vector的尾部，并按需要來分配內(nèi)存。例如：向vector<Widget>中添加10個數(shù)據(jù)，需要如下編寫代碼： for(int i= 0;i<10; i++) vWidgets.push_back(Widget(i)); 獲取vector中制定位置的數(shù)據(jù) 很多時(shí)候我們不必要知道vector里面有多少數(shù)據(jù)，vector里面的數(shù)據(jù)是動態(tài)分配的，使用push_back()的一系列分配空間常常決定于文件或一些數(shù)據(jù)源。如果你想知道vector存放了多少數(shù)據(jù)，你可以使用empty()。獲取vector的大小，可以使用size()。例如，如果你想獲取一個vector v的大小，但不知道它是否為空，或者已經(jīng)包含了數(shù)據(jù)，如果為空想設(shè)置為-1，你可以使用下面的代碼實(shí)現(xiàn)： int nSize = v.empty() ? -1 : static_cast<int>(v.size()); 訪問vector中的數(shù)據(jù) 使用兩種方法來訪問vector。 1、 vector::at() 2、 vector::operator[] operator[]主要是為了與C語言進(jìn)行兼容。它可以像C語言數(shù)組一樣操作。但at()是我們的首選，因?yàn)閍t()進(jìn)行了邊界檢查，如果訪問超過了vector的范圍，將拋出一個例外。由于operator[]容易造成一些錯誤，所有我們很少用它，下面進(jìn)行驗(yàn)證一下： 分析下面的代碼： 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(); } 我們使用reserve()分配了10個int型的空間，但并不沒有初始化。如下圖所示： 你可以在這個代碼中嘗試不同條件，觀察它的結(jié)果，但是無論何時(shí)使用at()，都是正確的。 刪除vector中的數(shù)據(jù) vector能夠非常容易地添加數(shù)據(jù)，也能很方便地取出數(shù)據(jù)，同樣vector提供了erase()，pop_back()，clear()來刪除數(shù)據(jù)，當(dāng)你刪除數(shù)據(jù)的時(shí)候，你應(yīng)該知道要刪除尾部的數(shù)據(jù)，或者是刪除所有數(shù)據(jù)，還是個別的數(shù)據(jù)。在考慮刪除等操作之前讓我們靜下來考慮一下在STL中的一些應(yīng)用。 Remove_if()算法 現(xiàn)在我們考慮操作里面的數(shù)據(jù)。如果要使用remove_if()，我們需要在頭文件中包含如下代碼：： #include <algorithm> Remove_if()有三個參數(shù)： 1、 iterator _First：指向第一個數(shù)據(jù)的迭代指針。 2、 iterator _Last：指向最后一個數(shù)據(jù)的迭代指針。 3、 predicate _Pred：一個可以對迭代操作的條件函數(shù)。 條件函數(shù) 條件函數(shù)是一個按照用戶定義的條件返回是或否的結(jié)果，是最基本的函數(shù)指針，或者是一個函數(shù)對象。這個函數(shù)對象需要支持所有的函數(shù)調(diào)用操作，重載operator()()操作。remove_if()是通過unary_function繼承下來的，允許傳遞數(shù)據(jù)作為條件。 例如，假如你想從一個vector<CString>中刪除匹配的數(shù)據(jù)，如果字串中包含了一個值，從這個值開始，從這個值結(jié)束。首先你應(yīng)該建立一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來包含這些數(shù)據(jù)，類似代碼如下： #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; 然后處理?xiàng)l件判斷： 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; }; 通過這個操作你可以從vector中有效地刪除數(shù)據(jù)： // 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？ 你可能會疑惑，對于上面那個例子在調(diào)用remove_if()的時(shí)候還要使用erase()呢？這是因?yàn)榇蠹也⒉皇煜TL中的算法。Remove(),remove_if()等所有的移出操作都是建立在一個迭代范圍上的，那么不能操作容器中的數(shù)據(jù)。所以在使用remove_if()，實(shí)際上操作的時(shí)容器里數(shù)據(jù)的上面的。思考上面的例子： 1、 szRemove = “o”. 2、 vs見下面圖表中的顯示。 觀察這個結(jié)果，我們可以看到remove_if()實(shí)際上是根據(jù)條件對迭代地址進(jìn)行了修改，在數(shù)據(jù)的后面存在一些殘余的數(shù)據(jù)，那些需要刪除的數(shù)據(jù)。剩下的數(shù)據(jù)的位置可能不是原來的數(shù)據(jù)，但他們是不知道的。 調(diào)用erase()來刪除那些殘余的數(shù)據(jù)。注意上面例子中通過erase()刪除remove_if()的結(jié)果和vs.enc()范圍的數(shù)據(jù)。 壓縮一個臃腫的vector 很多時(shí)候大量的刪除數(shù)據(jù)，或者通過使用reserve()，結(jié)果vector的空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際需要的。所有需要壓縮vector到它實(shí)際的大小。resize()能夠增加vector的大小。Clear()僅僅能夠改變緩存的大小，所有的這些對于vector釋放內(nèi)存等九非常重要了。如何來解決這些問題呢，讓我們來操作一下。 我們可以通過一個vector創(chuàng)建另一個vector。讓我們看看這將發(fā)生什么。假定我們已經(jīng)有一個vector v，它的內(nèi)存大小為1000，當(dāng)我們調(diào)用size()的時(shí)候，它的大小僅為7。我們浪費(fèi)了大量的內(nèi)存。讓我們在它的基礎(chǔ)上創(chuàng)建一個vector。 std::vector<CString> vNew(v); cout << vNew.capacity(); vNew.capacity()返回的是7。這說明新創(chuàng)建的只是根據(jù)實(shí)際大小來分配的空間。現(xiàn)在我們不想釋放v，因?yàn)槲覀円谄渌胤接玫剿覀兛梢允褂胹wap()將v和vNew互相交換一下？ vNew.swap(v); cout << vNew.capacity(); cout << v.capacity(); 有趣的是：vNew.capacity()是1000，而v.capacity()是7。 現(xiàn)在是達(dá)到我的目的了，但是并不是很好的解決方法，我們可以像下面這么寫： std::vector<CString>(v).swap(v); 你可以看到我們做了什么？我們創(chuàng)建了一個臨時(shí)變量代替那個命名的，然后使用swap(),這樣我們就去掉了不必要的空間，得到實(shí)際大小的v。 結(jié)論 我希望這個文檔可以給那些使用STL vector容器的開發(fā)者很有價(jià)值的參考。我也希望通過閱讀這篇文章你可以放心地使用vector來代替C語言中的數(shù)據(jù)了。 參考 Plauger, P.J. Standard C++ Library Reference. February, 2003. MSDN. Schildt, Herbert. C++ from the Ground Up, Second Edition. Berkeley: 1998. Sutter, Herb. More Exceptional C++. Indianapolis: 2002. 鄭重聲明： 允許復(fù)制、修改、傳遞或其它行為 但不準(zhǔn)用于任何商業(yè)用途. 寫于 2004/11/9 masterlee 深入研究 STL Deque 容器 |
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