C++中的vector

std::vector 是 C++ 标准库中的一个动态数组容器，它属于 std 命名空间。std::vector 类模板提供了一些非常有用的成员函数和类型，用于管理动态数组的元素、大小、内存等。以下是 std::vector 中的一些常见成员（包括类型定义、构造函数、成员函数等）。

1. 类型定义

std::vector 是一个模板类，它定义了若干类型，以便你可以操作存储在 vector 中的元素。

value_type：表示存储在 vector 中元素的类型。
allocator_type：表示用于分配存储空间的分配器类型。
size_type：无符号整数类型，表示容器中元素的数量（即容器的大小）。
difference_type：表示两个元素之间差异的类型，通常用于指针算术或迭代器的偏移量。
pointer：指向存储元素类型的指针。
const_pointer：指向常量存储元素类型的指针。
reference：表示存储元素的引用类型。
const_reference：表示常量存储元素的引用类型。
iterator：指向容器元素的迭代器类型。
const_iterator：指向常量容器元素的常量迭代器类型.
reverse_iterator：逆向遍历容器元素的迭代器类型。
const_reverse_iterator：逆向遍历容器元素的常量迭代器类型。

2. 构造函数

std::vector 提供了多种构造函数来初始化一个向量：

默认构造函数：创建一个空的 vector，它的大小为 0。

std::vector<T> v;

填充构造函数：创建一个大小为 n 的 vector，并且所有元素都初始化为 value。

std::vector<T> v(size_t n, const T& value);

范围构造函数：创建一个 vector，它从 [first, last) 范围内复制元素。

std::vector<T> v(InputIterator first, InputIterator last);

拷贝构造函数：创建一个 vector，并将另一个 vector 的元素复制过来。

std::vector<T> v(const std::vector<T>& other);

移动构造函数（C++11 起支持）：通过移动语义来构造一个 vector，从而避免不必要的复制。

std::vector<T> v(std::vector<T>&& other);

初始化列表构造函数（C++11 起支持）：通过一个初始化列表来构造 vector。

std::vector<T> v(std::initializer_list<T> init);

3. 常用成员函数

std::vector 提供了多种成员函数用于访问、修改和操作容器中的元素。

大小和容量相关函数：

size()：返回容器中的元素数量（类型为 size_type）。
empty()：判断容器是否为空，若为空返回 true。
capacity()：返回容器当前分配的内存大小（容量），即能够容纳的元素数量。
reserve()：为容器预留至少 n 个元素的内存空间，避免频繁的内存重新分配。
resize()：调整容器的大小，如果新的大小大于当前大小，新增的元素将使用默认值初始化。
shrink_to_fit()：请求将 vector 的容量缩小到与当前大小相匹配，以释放多余的内存。

元素访问：

operator[]：通过索引访问元素，不进行边界检查。
at()：通过索引访问元素，并进行边界检查。
front()：返回容器中的第一个元素。
back()：返回容器中的最后一个元素。
data()：返回指向容器第一个元素的指针。

添加、插入和删除元素：

push_back()：向容器末尾添加一个元素。
pop_back()：删除容器中的最后一个元素。
insert()：在容器的指定位置插入元素，可以插入单个元素或者元素范围。
erase()：删除容器中指定位置的元素，或者指定范围内的元素。
clear()：删除容器中的所有元素。

迭代器相关函数：

begin()：返回指向容器第一个元素的迭代器。
end()：返回指向容器最后一个元素之后位置的迭代器。
rbegin()：返回逆向遍历容器的迭代器（从最后一个元素开始）。
rend()：返回逆向遍历容器的迭代器（从第一个元素之前开始）。

其他有用的函数：

swap()：交换两个 vector 的内容。
emplace_back()：在容器末尾就地构造元素，比 push_back() 更高效（避免拷贝或移动元素）。
emplace()：在指定位置就地构造元素。
assign()：将容器的内容替换为指定的元素，或根据范围复制元素。

4. 常见操作

std::vector 是一个动态数组容器，它支持与数组类似的访问方式，也有许多更高效的操作，例如：

推送元素：

std::vector<int> v;
v.push_back(10);  // 向 vector 尾部添加元素

删除元素：

v.pop_back();  // 删除最后一个元素

插入元素：

v.insert(v.begin() + 1, 5);  // 在索引 1 处插入元素 5

遍历元素：

for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it) {
    std::cout << *it << std::endl;
}

逆向遍历元素：

for (auto rit = v.rbegin(); rit != v.rend(); ++rit) {
    std::cout << *rit << std::endl;
}

5. 性能

std::vector 在内存上是连续的，因此它在访问元素时非常高效。
push_back() 是摊销常数时间复杂度（平均情况下）；
但是，insert() 和 erase() 操作可能涉及元素的移动，尤其是在容器中间进行插入或删除时，时间复杂度为 O(n)。
总结
std::vector 是一个非常强大的动态数组容器，提供了很多成员函数来管理元素、大小、容量等。它提供了直接的元素访问、动态调整大小和内存管理机制，常用于需要频繁增删元素的场景。