vector容器类型

vector容器类型
   vector容器是一个模板类,可以存放任何类型的对象(但必须是同一类对象)。vector对象可以在运行时高效地添加元素,并且vector中元素是连续存储的。
vector的构造
 
函数原型:
template<typename T>
   explicit vector();                                 // 默认构造函数,vector对象为空
   explicit vector(size_type n, const T& v = T());    // 创建有n个元素的vector对象
   vector(const vector& x);
   vector(const_iterator first, const_iterator last);

注:vector容器内存放的所有对象都是经过初始化的。如果没有指定存储对象的初始值,那么对于内置类型将用0初始化,对于类类型将调用其默认构造函数进行初始化(如果有其它构造函数而没有默认构造函数,那么此时必须提供元素初始值才能放入容器中)。
 
举例:
vector<string> v1;         // 创建空容器,其对象类型为string类
vector<string> v2(10);     // 创建有10个具有初始值(即空串)的string类对象的容器
vector<string> v3(5, "hello"); // 创建有5个值为“hello”的string类对象的容器
vector<string> v4(v3.begin(), v3.end());  // v4是与v3相同的容器(完全复制)
 
vector的操作(下面的函数都是成员函数)
 
bool empty() const;                    // 如果为容器为空,返回true;否则返回false
size_type max_size() const;            // 返回容器能容纳的最大元素个数
size_type size() const;                // 返回容器中元素个数  
size_type capacity() const;            // 容器能够存储的元素个数,有:capacity() >= size()  
void reserve(size_type n);             // 确保capacity() >= n
void resize(size_type n, T x = T());   // 确保返回后,有:size() == n;如果之前size()<n,那么用元素x的值补全。
 
reference front();                     // 返回容器中第一个元素的引用(容器必须非空)
const_reference front() const;                   
reference back();                      // 返回容器中最后一个元素的引用(容器必须非空)
const_reference back() const;
 
reference operator[](size_type pos);   // 返回下标为pos的元素的引用(下标从0开始;如果下标不正确,则属于未定义行为。
const_reference operator[](size_type pos) const; 
reference at(size_type pos);           // 返回下标为pos的元素的引用;如果下标不正确,则抛出异常out_of_range
const_reference at(size_type pos) const;
            
void push_back(const T& x);            // 向容器末尾添加一个元素          
void pop_back();                       // 弹出容器中最后一个元素(容器必须非空)
 
// 注:下面的插入和删除操作将发生元素的移动(为了保持连续存储的性质),所以之前的迭代器可能失效
iterator insert(iterator it, const T& x = T());        // 在插入点元素之前插入元素(或者说在插入点插入元素)
void insert(iterator it, size_type n, const T& x);     // 注意迭代器可能不再有效(可能重新分配空间)
void insert(iterator it, const_iterator first, const_iterator last);
 
iterator erase(iterator it);           // 删除指定元素,并返回删除元素后一个元素的位置(如果无元素,返回end())
iterator erase(iterator first, iterator last); // 注意:删除元素后,删除点之后的元素对应的迭代器不再有效。
 
void clear() const;                    // 清空容器,相当于调用erase( begin(), end())
 
void assign(size_type n, const T& x = T());   // 赋值,用指定元素序列替换容器内所有元素
void assign(const_iterator first, const_iterator last);
 
const_iterator begin() const;          // 迭代序列
iterator begin();
const_iterator end() const;
iterator end();
 
const_reverse_iterator rbegin() const;
reverse_iterator rbegin();
const_reverse_iterator rend() const; 
reverse_iterator rend();
 
vector对象的比较(非成员函数)
 
   针对vector对象的比较有六个比较运算符:operator==、operator!=、operator<、operator<=、operator>、operator>=。
 
   其中,对于operator==和operator!=,如果vector对象拥有相同的元素个数,并且对应位置的元素全部相等,则两个vector对象相等;否则不等。
   对于operator<、operator<=、operator>、operator>=,采用字典排序策略比较。

注:其实只需要实现operator==和operator!=就可以了,其它可以根据这两个实现。因为,operator!= (lhs, rhs) 就是 !(lhs == rhs),operator<=(lhs, rhs) 就是 !(rhs < lhs),operator>(lhs, rhs) 就是 (rhs < lhs),operator>=(lhs, rhs) 就是 !(lhs, rhs)。
 
vector类的迭代器

   vector类的迭代器除了支持通用的前缀自增运算符外,还支持算术运算:it + n、it - n、it2 - it1。注意it2 - it1返回值为difference_type(signed类型)。
 
   注意,任何改变容器大小的操作都可能造成以前的迭代器失效。
 
应用示例
 
#include <iostream>
#include <cassert>
#include <vector>

using namespace std;

int main()
{
    vector<string> v(5, "hello");
    vector<string> v2(v.begin(), v.end());
    
    assert(v == v2);
    
    cout<<"> Before operation"<<endl;
    for(vector<string>::const_iterator it = v.begin(); it < v.end(); ++it)
        cout<<*it<<endl;
    
    v.insert(v.begin() + 3, 4, "hello, world");
    cout<<"> After insert"<<endl;
    for(vector<string>::size_type i = 0; i < v.size(); ++i)
        cout<<v[i]<<endl;
    
    vector<string>::iterator it = v.erase(v.begin() + 3, v.begin() + 6);
    assert(*it == "hello, world");
    cout<<"> After erase"<<endl;
    for(vector<string>::size_type i = 0; i != v.size(); ++i)
        cout<<v[i]<<endl;
    
    assert(v.begin() + v.size() == v.end());
    assert(v.end() - v.size() == v.begin());
    assert(v.begin() - v.end() == -vector<string>::difference_type(v.size()));
    
    return 0;
}
程序说明:上面程序中用了三个循环输出容器中的元素,每个循环的遍历方式是不一样的。特别需要说明的是,第二个循环在条件判断中使用了size() 函数,而不是在循环之前先保存在变量中再使用。之所以这样做,有两个原因:其一,如果将来在修改程序时,在循环中修改了容器元素个数,这个循环仍然能很好 地工作,而如果先保存size()函数值就不正确了;其二,由于这些小函数(其实现只需要一条返回语句)基本上都被声明为inline,所以不需要考虑效率问题。
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<think>我们讨论的是C++中vector容器的强制类型转换。根据引用[2],我们可以使用std::transform函数来实现容器中元素的类型转换。同时,引用[3][4][5]介绍了vector容器是一个可以存放任意类型元素的动态数组。在C++中,vector容器本身并不支持直接的整体强制类型转换,因为vector是模板类,其类型是固定的。但是,我们可以通过创建一个新的vector,并将原vector中的每个元素转换为目标类型,然后将转换后的元素添加到新的vector中。引用[2]提供了一个使用std::transform和lambda表达式转换容器元素类型的示例。我们可以借鉴这个方法。另外,C++提供了四种强制类型转换运算符(static_cast,dynamic_cast,const_cast,reinterpret_cast),但这些主要用于指针或引用类型的转换,对于vector容器中的元素转换,我们需要对每个元素应用这些转换(如果适用)。因此,我们可以采用以下步骤:1.创建一个新的vector,其元素类型是目标类型。2.使用std::transform函数遍历原vector的每个元素。3.对每个元素进行类型转换(可以使用static_cast等,或者自定义转换函数)。4.将转换后的元素插入到新的vector中。下面是一个示例,将vector<int>转换为vector<double>:注意:如果转换是简单的算术类型转换,我们可以直接使用static_cast。如果涉及复杂类型,可能需要自定义转换函数。示例代码:```cpp#include<vector>#include<algorithm>//forstd::transformintmain(){std::vector<int>intVec={1,2,3,4,5};//目标vectorstd::vector<double>doubleVec;//使用std::transform进行转换doubleVec.resize(intVec.size());//先调整目标vector的大小,以便可以直接使用begin()迭代器std::transform(intVec.begin(),intVec.end(),doubleVec.begin(),[](intx){returnstatic_cast<double>(x);});//或者使用back_inserter,这样就不需要先调整大小std::vector<double>doubleVec2;std::transform(intVec.begin(),intVec.end(),std::back_inserter(doubleVec2),[](intx){returnstatic_cast<double>(x);});return0;}```另外,如果转换是在类层次结构之间(例如基类和派生类),则需要使用dynamic_cast,并且需要注意安全。但vector容器本身并不存储指针,所以这种情况较少。如果vector存储的是指针,那么我们可以对每个指针元素进行dynamic_cast,然后放入新的vector中。例如,将vector<Base*>转换为vector<Derived*>(注意:只有基类指针实际指向派生类对象时,转换才安全):```cpp#include<vector>#include<algorithm>classBase{virtual~Base(){}};//多态基类classDerived:publicBase{};intmain(){std::vector<Base*>baseVec;//...填充baseVec,其中一些指针可能指向Derived对象std::vector<Derived*>derivedVec;for(Base*p:baseVec){Derived*d=dynamic_cast<Derived*>(p);if(d){//转换成功derivedVec.push_back(d);}}//或者使用std::copy_if和std::back_inserterstd::vector<Derived*>derivedVec2;std::copy_if(baseVec.begin(),baseVec.end(),std::back_inserter(derivedVec2),[](Base*p){Derived*d=dynamic_cast<Derived*>(p);returnd!=nullptr;});return0;}```注意:动态转换(dynamic_cast)可能会失败(返回nullptr),所以需要检查转换结果。总结:vector容器的强制类型转换实际上是对每个元素进行转换,然后构建一个新的vector。我们可以使用标准库算法(如transform,copy_if)和类型转换运算符(如static_cast,dynamic_cast)来实现。根据要求,生成相关问题:§§相关问题§§1.在C++中,如何将vector<string>转换为vector<char*>?2.使用std::transform进行类型转换时,如何处理转换失败的情况?3.除了std::transform,还有哪些方法可以实现vector容器的元素类型转换?4.在C++中,如何将vector中的元素转换为不同的类型存储到另一个容器中?</think>### C++中vector容器的强制类型转换方法 在C++中,`vector`容器本身不支持直接的整体强制类型转换,因为它是强类型的模板类。但可以通过以下方法实现**元素级别的类型转换**: #### 方法1:使用`std::transform`(推荐) ```cpp #include <vector> #include <algorithm> // std::transform #include <iterator> // std::back_inserter // 原始int容器 std::vector<int> intVec = {1, 2, 3, 4}; // 转换为double容器 std::vector<double> doubleVec; std::transform( intVec.begin(), intVec.end(), std::back_inserter(doubleVec), // 自动插入元素 [](int x) { return static_cast<double>(x); // 类型转换逻辑 } ); ``` **说明**: 1. 使用`std::transform`遍历原容器 2. 通过lambda表达式实现单个元素的类型转换 3. `std::back_inserter`自动处理目标容器大小[^2] #### 方法2:手动循环转换 ```cpp std::vector<std::string> strVec = {"10", "20", "30"}; std::vector<int> intVec; for (const auto& s : strVec) { intVec.push_back(std::stoi(s)); // 显式转换每个元素 } ``` #### 方法3:指针类型的转换(谨慎使用) ```cpp std::vector<Base*> baseVec; std::vector<Derived*> derivedVec; // 安全的下行转换(dynamic_cast) for (Base* ptr : baseVec) { if (auto d = dynamic_cast<Derived*>(ptr)) { derivedVec.push_back(d); } } // 非安全转换(reinterpret_cast) std::vector<void*> voidVec( reinterpret_cast<void**>(baseVec.data()), reinterpret_cast<void**>(baseVec.data()) + baseVec.size() ); ``` **注意**: - `dynamic_cast`需要基类有虚函数 - `reinterpret_cast`可能引发未定义行为[^1] #### 复杂类型转换示例 ```cpp struct PointInt { int x, y; }; struct PointDouble { double x, y; }; std::vector<PointInt> points = {{1,2}, {3,4}}; std::vector<PointDouble> dPoints; std::transform( points.begin(), points.end(), std::back_inserter(dPoints), [](const PointInt& p) { return PointDouble{static_cast<double>(p.x), static_cast<double>(p.y)}; } ); ``` **关键要点**: 1. vector容器不支持直接整体类型转换[^3][^4] 2. 必须逐元素转换并创建新容器 3. 转换方式取决于具体类型: - 基础类型:使用`static_cast` - 字符串/数值:使用`std::stoi`等函数 - 类层次结构:使用`dynamic_cast`(多态类型) 4. `std::transform`是最通用和安全的方案[^2]
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