深入理解STL中的vector容器

本以为对STL已有所了解，没想到昨天初看《Exceptional C++ Style 40》，就被第一章关于STL的部分给难住了。先附上代码，再做讲解。

vector<int> v;

v.reserve(2);
assert(v.capacity() == 2);
v[0] = 1;
v[1] = 2;
for(vector<int>::iterator i = v.begin(); i < v.end(); i++) {
 cout << *i << endl;
}

cout << v[0];
v.reserve(100);
assert(v.capacity() == 100);
cout << v[0];

v[2] = 3;
v[3] = 4;
// …
v[99] = 100;
for(vector<int>::iterator i = v.begin(); i < v.end(); i++) {
 cout << *i << endl;
}

先将各成员函数做一下讲解：

reserve(size_type n) : 设置vector容器占用容量为参数n个单位（n个用于存放数据的缓冲区）。如果n小于当前容器的容量，则此函数设置失败。
resize(size_type n,Type _val) : 设置vector容器容量为参数n个单位。如果n小于当前容器的空间，则调整大小，将容器中超过n的数据删除，
从而保证容器大小为n。如果n大于当前容器的空间，调大容器容量为n，则用_val值添充新添加到容器的值。
capacity() : 返回vector容器占用容量的大小。（与reserve值相同。返回值是容器中所分配的空间，不是容器中实际的元素个数。）
size() : 返回vector容器中当前元素的个数。（小于等于capacity值。只算容器中实际的元素个数，并不是容器中所分配的所有空间。）
operator[size_type _pos] : 如果_pos小于size()，则返回容器中位于_pos的元素。如果_pos大于size()，系统并未定义会产生什么后果。
at(size_type _pos) : 如果_pos小于size()，则返回容器中位于_pos的元素。如果_pos大于size()，系统会抛出std::out_of_range异常。
push_back(const Type& _Val) : 将元素_Val插入到容器最后一个位置，如果当前容器可用空间不足，则系统会自动重新分配空间以容纳新的元素。

reserve和resize的相同点为都将容器的容量设为一新值。不同点为，前者添加容器的容量后并未自动添充新元素（size返回值不变），
且如果新容量小于当前容器的容量，则函数调用失败！并不减小原有容器的容量。而后者将容器调整为新值后，如果待调整值大于当前容器的容量，
则自动添充新的元素到容器中调整大小后的可用空间中（size返回值将变大）。如果待调整值小于当前容器的容量，则会将容器超出的元素删除，调整为指定的更小的数目。

OK，言归正传，看看我们出了什么问题？
首先，v.reserve(2);说明容器v有两个可用缓冲区，但此时并未有数据，故size()返回将为0，所以下一句v[0] = 1;（注意，这和c++中普通数组不同！
这不是一般的赋值操作。因为容器没有数据，所以调用operator[]不会返回第1个元素！）将会产生未知的错误，但不会使程序中止。下一句同理。
故再调用for循环则失败（因为容器中无任何元素！）
cout << v[0];又会产生未知错误（容器元素为空）。下一句v.reserve(100);使容器v的缓冲区调整为100，但此时还未有任何数据，size调用仍为空！
故下面对operator[]的调用仍有错误！

因此operator[]只用于修改实际的元素，并不能起到添加新元素的作用。如果要添加新元素，使用push_back方法。
所以如果将上面所有用operator[]赋新值的调用改为push_back方法调用，则程序将会正常运行。

vector<int> v;

 v.reserve(2);
 if(v.capacity() != 2)
  return;
 v.push_back(1);
 v.push_back(2);
 for(vector<int>::iterator i = v.begin(); i < v.end(); i++) {
  cout << *i << endl;
 }

 cout << v[0];
 v.reserve(100);
 if(v.capacity() != 100)
  return;
 cout << v[0];

 v.push_back(3);
 v.push_back(4);
 v.push_back(100);
for(vector<int>::iterator i = v.begin(); i < v.end(); i++) {
 cout << *i << endl;
}