C++ STL 详解：vector 容器使用指南

拷贝构造函数

用已存在的 vector 构造新容器，按顺序拷贝元素。

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> v1(10, 1);
    vector<int> v2 = v1; // 调用拷贝构造函数
    return 0;
}

范围构造函数

利用迭代器区间 [first, last) 构造，支持从普通数组、其他容器（如 set）转换。

场景 A：从 C 语言数组转换

#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    int arr[] = {10, 20, 30, 40, 50};
    std::vector<int> v(arr, arr + 5);
    return 0;
}

场景 B：截取另一个 vector 的一部分

#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> source = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
    std::vector<int> sub_v(source.begin() + 1, source.begin() + 5);
    return 0;
}

场景 C：跨容器转换（如 set 转 vector）

#include <iostream>
#include <vector>
#include <set>
int main() {
    std::set<int> my_set = {5, 1, 9, 3, 5, 1};
    std::vector<int> v(my_set.begin(), my_set.end());
    return 0;
}

vector 迭代器

vector 的迭代器底层通常就是原生指针，因为元素存储在连续内存中。

• 普通迭代器：typedef T* iterator;（可读可改）
• 常量迭代器：typedef const T* const_iterator;（只读不改）

begin 与 end

• begin()：返回指向第一个元素的迭代器。
• end()：返回指向最后一个元素之后位置的迭代器。

实战演示

int main() {
    vector<int> v(10, 6);
    vector<int>::iterator it = v.begin();
    while (it != v.end()) {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

vector 的容量操作

size

返回当前元素数量。

vector<int> myVec;
myVec.push_back(10);
cout << myVec.size(); // 输出 1

capacity

返回已分配存储容量的大小。

vector<int> myVec;
for (int i = 1; i <= 10; ++i) {
    myVec.push_back(i);
    cout << "Size: " << myVec.size() << ", Capacity: " << myVec.capacity() << endl;
}

reserve

预留内存空间，不改变 size。

vector<int> myVec;
myVec.reserve(100); // 申请 100 个元素的空间
// 注意：此时 size 仍为 0，不能直接访问下标

resize

调整实际元素个数。

• n > size：扩展，新增元素用指定值初始化（默认 0）。
• n < size：缩小，超出部分被移除。

empty

判断容器是否为空。

vector 的修改操作

push_back

在末尾添加元素。

vector<int> numbers;
numbers.push_back(10);
numbers.push_back(20);

pop_back

删除末尾元素。

numbers.pop_back();

insert

在指定位置插入元素。

void printVector(const vector<int>& v) {
    for (int num : v) cout << num << " ";
    cout << endl;
}

int main() {
    vector<int> vec = {10, 20, 30};
    printVector(vec); // 10 20 30
    
    // 头部插入
    vec.insert(vec.begin(), 5);
    printVector(vec); // 5 10 20 30
    
    // 中间插入
    auto it = vec.insert(vec.begin() + 2, 15);
    printVector(vec); // 5 10 15 20 30
    
    // 尾部插入
    vec.insert(vec.end(), 100);
    printVector(vec); // 5 10 15 20 30 100
    return 0;
}

erase

删除指定位置元素，返回下一个有效迭代器。

int main() {
    vector<int> nums = {15, 42, 28, 50, 33, 60};
    // 循环删除大于 30 的偶数
    for (auto iter = nums.begin(); iter != nums.end(); ) {
        if (*iter > 30 && *iter % 2 == 0) {
            iter = nums.erase(iter); // 接收返回值
        } else {
            ++iter;
        }
    }
    return 0;
}

vector 的访问

operator[]

通过下标访问，返回引用，可修改。

vector<int> scores = {85, 92, 78, 90};
scores[1] = 100; // 修改
// 注意：越界访问会导致未定义行为，编译器不会报错

范围 for 循环

语法糖，简化遍历。

• 按值遍历：适合小对象读取，有拷贝开销。
• 按引用遍历：适合修改数据，无拷贝开销。
• 常量引用遍历：适合大对象只读，安全高效。

// 推荐写法
for (const auto& item : vec) {
    // 只读
}

for (auto& item : vec) {
    // 可写
}

迭代器失效

vector 迭代器本质是指针，一旦底层内存变动，旧迭代器即失效。

场景一：扩容导致全局失效

当 push_back 等操作触发扩容（size > capacity），内存会重新分配，所有旧迭代器失效。

vector<int> vec = {1, 2, 3};
vec.reserve(3);
auto it = vec.begin();
vec.push_back(4); // 触发扩容，it 失效
// *it 会导致崩溃

场景二：元素挪动导致局部失效

insert 或 erase 未触发扩容时，目标位置及之后的迭代器失效。

vector<int> vec;
vec.reserve(10); // 预留空间避免扩容
vec.push_back(10); vec.push_back(20); vec.push_back(30);
auto it_target = vec.begin() + 1; // 指向 20
vec.insert(it_target, 99); // 20 及之后失效

场景三：范围 for 中的增删

在 range-for 内部修改容器 size 极其危险，建议改用传统迭代器循环。

注意事项

1. 尽量使用 reserve() 预先分配内存，避免频繁扩容。
2. erase 和 insert 务必使用返回值更新迭代器。
3. 避免在 range-for 中修改容器大小。

掌握 vector 的这些特性，能帮助你在 C++ 开发中更安全、高效地管理动态数据。