【C计划】vector和array的区别

最新推荐文章于 2024-04-03 22:59:11 发布
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#c语言 #容器 #c++

相同点：
  • 三者均可以使用下表运算符对元素进行操作，即vector和array都针对下标运算符[]进行了重载。
  • 三者在内存的方面都使用连续内存，即在vector和array的底层存储结构均使用数组
不同点：
  • vector属于变长容器，即可以根据数据的插入删除重新构建容器容量（1.5倍或者2倍）；但array和数组属于定长容量。
  • vector和array提供了更好的数据访问机制，即可以使用front和back以及at访问方式，使得访问更加安全。而数组只能通过下标访问，在程序的设计过程中，更容易引发访问错误。
  • vector和array提供了更好的遍历机制，即有正向迭代器和反向迭代器两种
  • vector和array提供了size和判空的获取机制，而数组只能通过遍历或者通过额外的变量记录数组的size
  • vector和array提供了两个容器对象的内容交换，即swap的机制，而数组对于交换只能通过遍历的方式，逐个元素交换的方式使用
  • array提供了初始化所有成员的方法fill
  • vector提供了可以动态插入和删除元素的机制，而array和数组则无法做到，或者说array和数组需要完成该功能则需要自己实现完成
  • 由于vector的动态内存变化的机制，在插入和删除时，需要考虑迭代的是否失效的问题。
C++存储数据结构List、CArray、Vector和Map使用分析
董盼山的专栏
11-29 6378
list是双向循环链表，，每一个元素都知道前面一个元素和后面一个元素。在STL中，list和vector一样，是两个常被使用的容器。和vector不一样的是，list不支持对元素的任意存取。list中提供的成员函数与vector类似，不过list提供对表首元素的操作push_front、pop_front，这是vector不具备的。和vector另一点不同的是，list的迭代器不会存在失效的情况，
搞定技术面试：那些你可能不知道的 vector 和 array 的区别
ChaoQun
11-17 565
搞定技术面试：那些你可能不知道的 vector 和 array 的区别 最近几年，计算机工作越发难找，你必须比其他人了解的更多，才能有更多的机会找到一个更好的工作。 C++ 标准库（STL）是很多C++面试中都会问到的问题，很多很多问题会关于 Vector 的空间分配、动态增长之类的问题，那么你了解 STL 中那些顺序容器的区别与联系吗？ 你知道在什么情况选用什么容器吗？ 先说结论，一般情况选择 ...
C++数组与vetor的区别与联系
11-01
C与C++之间的重要区别与联系之一 数组与Vector的讲义
vector，array和数组的区别
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相同点： 三者均可以使用下表运算符对元素进行操作，即vector和array都针对下标运算符[]进行了重载 三者在内存的方面都使用连续内存，即在vector和array的底层存储结构均使用数组 不同点： vector属于变长容器，即可以根据数据的插入删除重新构建容器容量（1.5倍或者2倍）；但array和数组属于定长容量。 vector和array提供了更好的数据访问机制，即可...
Vector与数组的区别
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数组是c++中类似vector的数据结构，它们都可以对一种类型进行储存，既都是容器。虽说两者有相似之处，但也有显著的区别，c++ primer的作者说到，在实际的编程中，我们作为程序员应该避免用到低级数组和指针，而更应该多用高级的vector和迭代器。在程序强调速度的情况下，我们程序员可以在类类型的内部使用数组和指针。下面我对vector和数组进行了总结。两者的相同和区别如下：
【C++容器】数组和vector、array三者区别和联系
小鱼菜鸟的博客
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C++源码剖析——vector和array
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之前看过侯老师的《STL源码剖析》但是那已经是多年以前的，现在工作中有时候查问题和崩溃都需要了解实际工作中使用到的STL的实现。因此计划把STL的源码再过一遍。
array和vector的使用
weixin_45354197的博客
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学习目的 1.熟练掌握各种数组定义的方式 参考链接 1.C++中数组定义及初始化 2.C++二维数组的定义及理解 3.C++中Vector的使用方法 具体内容 1.用array定义和使用数组 #include<iostream> #include<vector> #include<array> using namespace std; int main(){ //静态定义数组 int array0[]={};//定义一个空数组，没有分配空间 in
C++ 数组的替代品（vector 和 array）
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04-17 2012
模板类 vector 和 array 是数组的替代品。 模板类vector类似于String类，也是一种动态数组。可以在运行阶段设置vector对象的长度，可以在追加数据或者插入数据。它是使用new创建动态数组的替代品。实际上，vector类确实使用new 和 delete来管理内存，但这种工作都是底层自动完成的。 模板类array。 vector类的功能逼数组强大，但付出的代价是效率稍低。如果您需要的是长度固定的数组。使用数组是更佳的选择，但代价是不那么方便和安全。于是C++11新增了模板类array。它
c++ 中vector 跟数组的区别
06-29 768
std::array is just a class version of the classic C array. That means its size is fixed at compile time and it will be allocated as a single chunk (e.g. taking space on the stack). The advantage it
Vector和数组的区别
Learner_QUN的博客
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C++、vector和数组
C++ 中数组和vector
weixin_40311211的博客
09-21 2484
首先定义数组必须给出其长度，想要改变其大小也有几种方案 1、用宏定义 #define ARRAYSIZE 10 int array[ARRAYSIZE] 这样每次程序运行时只需改变宏就可以方便的改变数组的大小 2、动态生成 int N; cin&gt;&gt;N; int *array=new int[n]; 这样就可以使用了 3、使用STL中的vector，vector就相当于一个动态的数组，可...
数组和vector区别
Peppa Pig
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本文基于邓俊辉编著《数据结构（C++语言版）（第3版）》、《C++ Primer（第5版）》以及网上的相关博文而写，博主水平有限，若有不妥处，欢迎指出。 一、数组 C++中数组是一种内置的数据类型。 数组是存放类型相同的对象的容器，数组的大小确定不变，不能随意向数组中增加元素。 1、定义和初始化内置数组 （1）数组的大小不变，（a[d]，d为数组的维度），数组的维度必须是一个常量表达式。定义数组的时，必须指定数组的类型和大小。 （2）初始化时，允许不指明数组的维度，不指明维度，则编译器根据.
数组与vector的区别与联系
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vector 数组的能力来自于其内部实现的动态数组数据结构。
vector和数组的性能区别
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vector和数组的性能区别 1、数组必须用 值大于等于1的常量表达式定义，且只能包含整型字面值常量，枚举常量或者用常量表达式初始化的整型const对象，非const变量以及需要到运行阶段才知道其值的const变量都不能用来定义数组的维度； 2. 数组的维度必须用 [] 内指定； 3. 显示初始化数组元素的时候用 {} 括起来，成为初始化列表；不管数组在哪里定义，如果其元素为类类型，则自
vector的创建以及其与数组的区别
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5.容器的size是指它已经保存的元素的数目；而capacity则是在不分配新的内存空间的前提下它最多可以保存多少元素。1.数组是静态的，长度不可改变，而vector可以动态扩展，增加长度。2.数组内数据通常存储在栈上，而vector中数据存储在堆上。//返回容器的大小,即容器中元素的个数。7，随机访问是指类似于数组这样的有下标的数据类型。6，不是所有的容器都有对中括号的重载所以要使用。8，顺序访问——单链表。
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array和vector的底层设计有什么区别？
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<think>我们正在讨论array和vector底层设计的区别。根据引用资料，我们知道： - array是固定大小的，在栈上分配内存（除非是动态分配的数组，但标准库中的std::array是固定大小的栈上数组）。 - vector是动态数组，在堆上分配内存，可以动态调整大小。 底层设计上，两者都是使用连续的线性存储，但管理方式不同。 具体分析如下： 1. **内存分配与存储结构**： - `std::array` 是一个封装了固定大小数组的容器。它在栈上分配内存（如果作为局部变量），其大小在编译时确定，因此无法在运行时改变。其底层就是一个普通的数组，例如： ```cpp std::array<int, 5> arr; // 底层相当于 int[5] ``` - `std::vector` 是一个动态数组。它在堆上分配内存，内部使用一个指针指向动态分配的数组。当元素数量超过当前容量时，会自动重新分配更大的内存块（通常是加倍），然后将原有元素移动到新内存中，并释放旧内存。因此，它的底层也是一个数组，但是动态分配的。 2. **大小管理**： - `array` 的大小是固定的，编译时确定。 - `vector` 有三个关键属性： - `size`：当前元素数量 - `capacity`：当前分配的内存可以容纳的元素数量（大于等于size） - 当`size`超过`capacity`时，触发重新分配（reallocation） 3. **操作效率**： - 随机访问：两者都是$O(1)$，因为都是连续内存，通过偏移直接访问。 - 在尾部插入/删除： - `array` 不支持改变大小，所以不能动态添加/删除（除非是修改已有位置的元素）。 - `vector` 在尾部插入（push_back）平均$O(1)$（均摊分析），因为重新分配虽然耗时，但分摊到多次操作后仍是常数时间。删除尾部元素$O(1)$。 - 在中间或头部插入/删除：两者都需要移动元素，$O(n)$。但`vector`还需要考虑重新分配的可能性。 4. **内存管理细节**： - `array` 的内存生命周期与其作用域一致（栈上分配，自动管理）。 - `vector` 的内存由分配器（allocator）管理，默认使用`new`和`delete`在堆上分配。重新分配的过程： 1. 分配新的内存块（通常是当前容量的两倍）。 2. 将原有元素复制或移动到新内存（C++11支持移动语义，提高效率）。 3. 释放旧内存。 5. **迭代器有效性**： - `array`：迭代器在整个生命周期都有效。 - `vector`： - 插入元素可能导致重新分配，使所有迭代器、指针和引用失效。 - 在尾部插入且未触发重新分配时，只有尾后迭代器失效。 - 删除元素会使被删除元素之后的迭代器、指针和引用失效。 6. **初始化与赋值**： - `array` 支持聚合初始化，如：`std::array<int,3> a = {1,2,3};` - `vector` 不支持聚合初始化，但可以用初始化列表（C++11）：`std::vector<int> v = {1,2,3};`，但这实际上调用的是接受初始化列表的构造函数，而不是聚合初始化。 7. **传递开销**： - 按值传递`array`会复制整个数组（因为栈上分配，整个容器复制）。 - 按值传递`vector`会进行深拷贝（复制所有元素，包括堆上数据），开销较大。 8. **与C风格数组的兼容性**： - `array` 提供了`data()`成员函数，返回指向底层数组的指针，与C风格数组兼容。 - `vector` 同样有`data()`成员函数（C++11），返回指向其内部数组的指针。 9. **容量调整**： - `vector` 提供了`reserve(n)`函数来预先分配至少容纳n个元素的内存，避免多次重新分配。 - `array` 无法调整容量。 总结底层设计区别： | 特性 | std::array | std::vector | |-------------------|-------------------------------------|--------------------------------------| | **内存位置** | 栈上（通常） | 堆上 | | **大小** | 固定，编译时确定 | 动态，运行时可变 | | **内存管理** | 自动（栈上分配，无需手动释放） | 动态分配，由分配器管理 | | **扩容机制** | 不支持 | 动态扩容（通常倍增策略） | | **迭代器失效** | 永不失效 | 扩容时全部失效 | | **传递开销** | 整个数组复制 | 深拷贝（复制堆上数据） | | **访问速度** | 与原生数组相同 | 与原生数组相同（连续内存） | 注意：虽然`vector`的底层实现也是数组，但它通过动态内存管理提供了灵活性，而`array`则是对固定大小数组的薄封装。 参考资料： [^1] 提到array在定义时需要说明元素个数，且元素空间固定，而vector不需要。 [^2] 指出array和vector都使用连续内存，并重载了[]。 [^3] 对比了array和vector的特性，包括大小固定性、内存管理位置等。 [^4] 详细说明了内存分配位置、大小灵活性、传递开销和迭代器失效等。 [^5] 提到初始化方式的不同。 因此，在底层设计上，最核心的区别在于**内存分配策略**（栈 vs 堆）和**大小管理**（固定 vs 动态）。 </think>### `std::array` 与 `std::vector` 底层设计区别详解 #### 1. **内存分配机制** - **`std::array`** 在栈上静态分配连续内存块，大小在编译时固定。底层实现为**原生数组的薄封装**： ```cpp template <typename T, size_t N> struct array { T __elems[N]; // 固定大小数组 }; ``` 内存生命周期与作用域绑定，无动态内存管理开销[^3][^4]。 - **`std::vector`** 在堆上动态分配连续内存块，包含三个核心指针： ```cpp template <typename T> class vector { T* __begin; // 指向首元素 T* __end; // 指向最后一个元素的后一位 T* __cap_end; // 指向分配内存的末尾 }; ``` 扩容时触发重新分配（通常按 $2^k$ 倍增），涉及内存拷贝/移动和旧内存释放[^3][^4]。 #### 2. **扩容机制** | 特性 | `std::array` | `std::vector` | |--------------------|-------------------------------|-----------------------------------| | **扩容触发条件** | ✗ 固定大小，不可扩容 | ✓ `size > capacity` 时自动扩容 | | **扩容开销** | 无 | $O(n)$ 时间（元素迁移） | | **扩容策略** | 不适用 | 几何增长（如倍增）$new\_cap = 2 \times old\_cap$[^4] | | **预留内存** | 不支持 | `reserve()` 预分配内存避免频繁扩容 | #### 3. **迭代器与引用有效性** - **`std::array`** 迭代器和引用**永不失效**，因内存地址固定[^4]。 ```cpp std::array<int, 3> arr = {1,2,3}; auto& ref = arr[0]; // 始终有效 ``` - **`std::vector`** 插入/删除操作可能导致迭代器和引用失效： - 插入元素：若触发扩容，**所有迭代器失效**；未扩容时，插入点后的迭代器失效[^4]。 - 删除元素：被删元素后的迭代器失效。 #### 4. **初始化与构造差异** ```cpp // array 支持聚合初始化 std::array<int, 3> a = {1, 2, 3}; // vector 需构造后填充 std::vector<int> v; v.reserve(3); // 预分配内存 v.push_back(1); // 动态添加元素[^5] ``` #### 5. **性能对比** | 操作 | `std::array` | `std::vector` | |-------------------|--------------------|------------------------| | **随机访问** | $O(1)$ | $O(1)$ | | **尾部插入** | 不可操作 | 均摊 $O(1)$[^3] | | **中间插入** | 不可操作 | $O(n)$ | | **内存开销** | 仅数据内存 | 数据内存 + 控制块指针 | #### 6. **技术原理总结 - **`std::array`** 本质是**编译期确定的静态数组**，通过模板参数 $N$ 固定大小，无运行时动态分配逻辑[^1][^3]。 - **`std::vector`** 实现为**动态数组**，核心是“分配器（Allocator）+ 指针控制块”，依赖堆内存管理和扩容策略实现动态性[^2][^4]。 > 💡 **设计哲学差异**： > `array` 优化确定性场景（如嵌入式系统），`vector` 为通用动态序列设计（如数据集合动态增长）。
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