STL 容器：vector

-森屿安年-

1098人浏览 · 2025-10-20 19:00:40

-森屿安年- · 2025-10-20 19:00:40 发布

vector 的技术文档：文档链接

1 vector 的概念

vector 是 STL 容器的一种，vector 既可以用来保存内置类型数据（char，short，int等），也可以用来保存自定义类型数据（对象），它是顺序表的一种实现，因此，可以将它视为一个一维数组，它还可以通过嵌套的方式来实现二维数组

想要使用 vector，就需要包含头文件 vector 并展开命名空间 std

#include <vector>
using namespace std;

接下来的说明中，主要以一维 vector (一维数组)为主

2 vector 的常用接口

2.1 vector 的构造函数

vector 的构造函数主要有以下几种：

在这里插入图片描述

在使用构造函数构造 vector 时，要遵循如下的语法：

vector<类型名> 对象名;

构造 vector 的方法主要有：

（1）使用空间配置器进行构造，这个方式不太常用，因此在这里不做介绍

（2）使用 n 个 val 进行构造

用这种方式构造时，val 为用户给定的值，如果未给定，则它会使用缺省值（默认值），默认值为当前 vector 存储的元素对应的类型的默认值，比如当前的 vector 要存储 int 类型的值，那么它的默认值是 0，如果要存储 string，那么它的默认值是空字符串

vector<int> v(5, 1); //n = 5, val = 1

（3）使用其它容器的迭代器来确定区间，用区间内的元素来进行构造

用这种方式构造的时候，要保证用于构造 vector 的容器中所存储的数据的类型要和 vector 中将要存储的数据的类型一致，也就是说，如果 vector 中要存储 int 类型的数据，是不可以用 string 中存储的元素来进行构造的，因为 string 中存储的是字符

string s("hello world");
vector<char> v1(s.begin(), s.end());

（4）使用一个已经存在的 vector 来进行构造（拷贝构造）

用这种方式构造的时候，要保证两个 vector 存储的数据的类型是一致的

vector<int> v(5, 1);
vector<int> v2(v);

（5）构造一个空的 vector

如果在定义 vector 时，对象名后不加括号，就会构造出一个空的 vector

vector<int> v3;

2.2 vector 的遍历

在遍历 vector 时，会使用三种方式，分别是 下标，迭代器和范围 for：

（1）使用下标遍历

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	for (size_t i = 0;i < v1.size();++i)
	{
		cout << v1[i] << " ";
	}
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

（2）使用迭代器遍历

在使用迭代器遍历时，会使用到以下几个接口：

接口名称	作用	返回值类型
begin()	返回指向第一个元素的迭代器	普通对象返回 iterator，const 对象返回 const_iterator
end()	返回指向最后一个元素的下一个位置的迭代器	普通对象返回 iterator，const 对象返回 const_iterator
rbegin()	返回指向最后一个元素的迭代器	普通对象返回 reverse_iterator，const 对象返回 const_reverse_iterator
rend()	返回指向第一个元素的前一个位置的迭代器	普通对象返回 reverse_iterator，const 对象返回 const_reverse_iterator

在这里插入图片描述
vector 的迭代器属于 随机迭代器，可以进行++，- -，+，- 操作，使用迭代器可以分别进行 正向遍历和反向遍历

正向遍历：

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	vector<int>::iterator it = v1.begin();
	while (it != v1.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	return 0;
}

反向遍历：

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	vector<int>::reverse_iterator rit = v1.rbegin();
	while (rit != v1.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		rit++;
	}
	return 0;
}

（3）范围 for 与 auto 遍历

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	return 0;
}

在 auto 后加上 & 就是一个引用类型，由 auto& 修饰的变量 e 就是每一个元素的别名，此时对 e 进行修改会影响结果，但不会影响 vector 中元素的值

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	for (auto& e : v1)
	{
		cout << e + 10 << " ";
	}
	return 0;
}

2.3 vector 的空间管理

在对 vector 进行空间管理时，经常会使用到以下几个接口：

接口名称	作用	返回值类型
size()	返回 vector 中存储的有效元素个数	size_t (无符号整形)
capacity()	返回 vector 的真实容量大小	size_t (无符号整形)
resize()	增加或缩减有效元素个数	void
empty()	判断 vector 是否为空	bool
reserve()	对 vector 预留空间	void

在这里插入图片描述

2.3.1 size()

size 的主要作用是返回当前 vector 中有效元素的个数，由于有效元素个数不可能是负值，所以返回值类型是 size_t 类型

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	cout << v1.size() << endl;
	return 0;
}

2.3.2 capacity()

capacity 的主要作用是返回当前容器的总容量， 总容量大于等于有效元素个数 size()，由于容量不可能是负值，所以返回值类型是 size_t 类型

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	cout << v1.capacity() << endl;
	return 0;
}

2.3.4 resize()

在这里插入图片描述
resize 的主要作用是对有效元素的个数进行缩减或增加，它的规则为：

（1）n > 总容量

先对 vector 进行扩容，扩充的容量可能等于 n，也可能大于 n，然后再增加有效元素至 n 个，用 val 来进行填充，val 具有缺省值，若 vector 存 int 类型的数据，那么它就是 0

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	v1.resize(10);
	cout << "capacity: " << v1.capacity() << endl;
	cout << "size: " << v1.size() << endl;
	return 0;
}

增加元素之前：

增加元素之后：

（2）总容量 > n > 当前有效元素个数

不进行扩容，增加有效元素至 n 个，用 val 来进行填充

增加元素前：

增加元素后：

（3）n < 当前有效元素个数

减少有效元素至 n 个

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	cout << "capacity: " << v1.capacity() << endl;
	cout << "size: " << v1.size() << endl;
	v1.resize(4);
	cout << "capacity: " << v1.capacity() << endl;
	cout << "size: " << v1.size() << endl;
	return 0;
}

减少元素前：

减少元素后：

2.3.5 empty()

empty 的作用是判断 vector 是否为空，是空返回 true，不是空则返回 false

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	vector<int> v2;
	if (v1.empty())
		cout << "v1 is empty" << endl;
	else
		cout << "v1 is not empty" << endl;

	if (v2.empty())
		cout << "v2 is empty" << endl;
	else
		cout << "v2 is not empty" << endl;
	return 0;
}

2.3.6 reserve()

reserve 的作用是为 vector 预留空间，预留空间时遵守以下的规则：

（1）n > 当前容量

进行扩容，扩充后的容量可能大于 n ，也可能等于 n

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	cout << "capacity: " << v1.capacity() << endl;
	v1.reserve(10);
	cout << "capacity: " << v1.capacity() << endl;
	v1.reserve(20);
	cout << "capacity: " << v1.capacity() << endl;
	v1.reserve(30);
	cout << "capacity: " << v1.capacity() << endl;
	v1.reserve(40);
	cout << "capacity: " << v1.capacity() << endl;
	return 0;
}

（2）n <= 当前容量

不对 vector 的容量进行任何操作

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	cout << "capacity: " << v1.capacity() << endl;
	v1.reserve(6); //等于
	cout << "capacity: " << v1.capacity() << endl;
	v1.reserve(4); //小于
	cout << "capacity: " << v1.capacity() << endl;
	return 0;
}

2.4 vector 的增删改查

vector 的增删改查接口主要有以下几种：

接口名称	作用	返回值类型
operator[] ()	根据下标返回 vector 中元素	引用
front()	返回 vector 的第一个元素	引用
back()	返回 vector 的最后一个元素	引用
push_back()	在 vector 中尾插一个元素	void
pop_back()	在 vector 中进行尾删	void
insert()	在 vector 中插入元素	Iterator/void
erase()	在 vector 中删除元素	Iterator
swap()	交换 vector 中的所有元素	void
clear()	清除 vector 中的所有元素	void

在这里插入图片描述

2.4.1 operator[]

在这里插入图片描述
operator[] 的作用主要是通过下标 n 来获取 vector 中的元素，返回它的引用，返回引用的目的是为了外界能够像使用数组的下标访问一样修改 vector 中的元素，如果对象是 const 对象，那么会返回 const 引用，就意味着不能更改该对象的值

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	cout << "v1[0]:" << v1[0] << endl;
	cout << "v1[0]:" << v1.operator[](0) << endl;

	const vector<int> v2 = { 1,2,3,4,5,6 };
	cout << "v2[0]:" << v2[0] << endl;
	cout << "v2[0]:" << v2.operator[](0) << endl;
	return 0;
}

2.4.2 front()

在这里插入图片描述
front 的作用是访问 vector 的第一个元素，等同于 operator[] (0)，返回的也是该元素的引用，对于 const 对象，返回的就是 const 引用，就意味着不能更改该对象的值

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	cout << "v1 front:" << v1.front() << endl;
	return 0;
}

2.4.3 back()

在这里插入图片描述
back 的作用是访问 vector 的最后一个元素，等同于 operator[] (size() - 1)，返回的也是该元素的引用，对于 const 对象，返回的就是 const 引用，就意味着不能更改该对象的值

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	cout << "v1 back:" << v1.back() << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

2.4.4 push_back()

push_back 的作用是在 vector 中尾插一个元素 val 并更新 size()

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	v1.push_back(7);
	return 0;
}

2.4.5 pop_back()

pop_back 的作用是删除 vector 中的最后一个元素并更新 size()

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	v1.pop_back();
	return 0;
}

2.4.6 insert()

在这里插入图片描述
insert 的作用是在 vector 中的指定位置插入值并更新 size()，插入值时，如果是在中间或者最前方，则需要将后面的元素向后进行移动，时间复杂度较高，插入的方式有三种：

（1）在指定位置插入一个值

此时在插入完成后，会 返回指向新元素的迭代器

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	v1.insert(v1.begin() + 1, 8);
	return 0;
}

（2）在指定的位置插入 n 个同样的值

此时在插入完成后，不会返回任何值

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	v1.insert(v1.begin() + 1, 5, 7);
	return 0;
}

在这里插入图片描述

（3）在指定位置插入一个区间内的值

这里的区间范围需要给出 起始迭代器和终止迭代器 来确定，并且区间是左闭右开的，插入完成后，不会返回任何值

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	vector<int> v2;
	v2.insert(v2.begin(), v1.begin(), v1.end()); // [begin(), end())
	return 0;
}

在这里插入图片描述

注意事项：
在 insert 插入元素后，如果要通过迭代器来修改值，一定要接受返回值，不然会引发迭代器失效的问题，因为 insert 插入元素时，会将后面的元素整体向后移动，移动完成后，后方元素的迭代器和原来就不同了，比如：

此时，假设原来有个旧迭代器指向 3，但是经过了元素的移动后，现在它指向了 2，使用它进行操作是不合适的

在 insert 插入元素时，可能原来的空间已经满了，这个时候就需要开辟新空间，将原空间的元素复制到新空间中并释放旧空间，再进行插入，如果这个时候使用旧的迭代器，就会访问已经失效的旧空间，相当于野指针访问，是十分危险的行为，比如：

2.4.7 erase()

在这里插入图片描述
erase 的作用是删除 vector 中指定位置的元素并更新 size()，返回下一个元素的迭代器，删除的方式有两种：

（1）删除指定位置上的值

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	v1.erase(v1.begin());
	return 0;
}

（2）删除指定区间内的值

在使用区间删除时，区间是左闭右开的，区间也需要起始迭代器和终止迭代器来确定

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	v1.erase(v1.begin() + 1, v1.end() - 1); //[begin() + 1, end() - 1)
	return 0;
}

在这里插入图片描述
注意事项：

在使用 erase 删除数据后一定要接受返回值，不然会导致迭代器失效的问题，因为删除一个元素会导致后面元素的前移，后面元素的迭代器就发生了变化，旧的迭代器无法访问到原来的值，迭代器失效，还可能引出额外的问题，比如：

在末尾是偶数时，删除 vector 里面的所有偶数可能引出越界问题

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	vector<int>::iterator it = v1.begin();
	while (it != v1.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
			v1.erase(it);
		it++;
	}
	return 0;
}

在这里插入图片描述
在不断删除的过程中，由于对迭代器的错误使用，导致迭代器与 vector 的末尾相互错过，引发了越界问题，正确的写法应该是：

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	vector<int>::iterator it = v1.begin();
	while (it != v1.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
			it = v1.erase(it);
		else
			it++;
	}
	return 0;
}

在有连续的偶数时，删除 vector 里面的所有偶数可能会导致数据的不干净删除

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,4,4,4,6 };
	vector<int>::iterator it = v1.begin();
	while (it != v1.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
			v1.erase(it);
		it++;
	}
	return 0;
}

在这里插入图片描述
在不断删除的过程中，后面的元素不断前移，但是迭代器也在不断后移，就可能发生明明迭代器指向的是偶数却没有删除的情况，正确写法为：

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	vector<int>::iterator it = v1.begin();
	while (it != v1.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
			it = v1.erase(it);
		else
			it++;
	}
	return 0;
}

2.4.8 swap()

swap 的作用是交换两个 vector 的值

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	vector<int> v2 = { 7,8,9,10 };
	v1.swap(v2);
	return 0;
}

2.4.9 clear()

clear 的作用是清除一个 vector 的值， 在清除时，不会释放 vector 的空间，只是清除了其中的元素

int main()
{
	vector<int> v1 = { 1,2,3,4,5,6 };
	v1.clear();
	return 0;
}

3 vector 的总结

	vector
底层数据结构	动态顺序表，可不断进行扩容
查找/修改效率	由于支持用下标随机访问，所以查找/修改效率高
插入/删除效率	在尾插尾删时，由于后方没有其他元素了，所以不用移动元素，效率高。在头插/头删，中间插入删除时，需要大量移动元素，时间复杂度为O(N),效率低
空间利用率	由于是顺序表，空间是连续的，不会产生内存碎片，并且在处理时，会一次读入一片连续的数据，空间利用率高
迭代器类型	属于随机迭代器，支持++，- -，-，+ 的操作
迭代器失效	在插入删除时，都会出现，插入会导致后面的元素迭代器失效，删除也是一样的
应用场景	对插入删除要求少，需要多次进行访问/修改时

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