C++ std::vector 接口详解：从构造到操作

4. 容量

// 返回 vector 中元素的个数
size_type size() const;
// n < size()，保留前 n 个元素，其余删除；n > size(), 插入元素到 n 个数据
void resize(size_type n, value_type val = value_type());
// vector 的容量
size_type capacity() const;
// 判空
bool empty() const noexcept;
// n > capacity(), 申请空间到 n 个或者更大；其它情况，不会申请空间，vector 的容量没有影响
void reserve(size_type n);
// 缩容，请求容器的容量适应 size 的大小（不一定等于 size，可能会大于）
void shrink_to_fit();

5. 访问元素

// 访问 n 位置上的元素，并返回其引用
reference operator[](size_type n);
const_reference operator[](size_type n) const;
// 访问第一个元素
reference front();
const_reference front() const;
// 访问最后一个元素
reference back();
const_reference back() const;

6. 修改

// 赋值，用一个 vector 的内容去代替当前的内容，修改它的 size
template<class InputIterator>
void assign(InputIterator first, InputIterator last);
// 用 n 个 val 去赋值
void assign(size_type n, const value_type& val);
// 用初始化列表去赋值
void assign(initializer_list<value_type> il);

初始化列表是 C++ 库里的一个类模板。其构造函数包含 initializer_list() noexcept，还有 3 个成员函数：

// 返回初始化列表中的元素个数
size_t size() const noexcept;
// 返回初始化列表中第一个元素的指针
const T* begin() const noexcept;
// 返回初始化列表最后一个元素后一个位置的指针
const T* end() const noexcept;

// 尾插
void push_back(const value_type& val);
// 尾删
void pop_back();
// 在 pos 位置之前插入元素
iterator insert(const_iterator position, const value_type& val);
// 在 pos 位置插入 n 个元素
iterator insert(const_iterator position, size_type n, const value_type& val);
// 在 pos 位置插入一段迭代器区间
template<class InputIterator>
iterator insert(const_iterator position, InputIterator first, InputIterator last);
// 在 pos 位置插入一个初始化列表
iterator insert(const_iterator position, initializer_list<value_type> il);
// 删除单个元素或者一段迭代器区间的元素
iterator erase(const_iterator position);
iterator erase(const_iterator first, const_iterator last);
// 交换两个 vector 对象的内容
void swap(vector& x);
// 删除所有的元素
void clear() noexcept;

7. 友元函数

// 比较两个 vector 对象的大小，逐元素进行比较
template<class T, class Alloc>
bool operator==(const vector<T, Alloc>& lhs, const vector<T, Alloc>& rhs);
template<class T, class Alloc>
bool operator!=(const vector<T, Alloc>& lhs, const vector<T, Alloc>& rhs);
template<class T, class Alloc>
bool operator<(const vector<T, Alloc>& lhs, const vector<T, Alloc>& rhs);
template<class T, class Alloc>
bool operator<=(const vector<T, Alloc>& lhs, const vector<T, Alloc>& rhs);
template<class T, class Alloc>
bool operator>(const vector<T, Alloc>& lhs, const vector<T, Alloc>& rhs);
template<class T, class Alloc>
bool operator>=(const vector<T, Alloc>& lhs, const vector<T, Alloc>& rhs);

8. 二维数组与迭代器类型

迭代器是有类型的。在 insert 函数中使用了模板，参数是 InputIterator。迭代器种类包括 Input、Output、Forward、Bidirectional、Random Access。

• Input、Output 代表输入输出。
• Forward 代表单向迭代器，支持 ++ 操作。
• Bidirectional 代表双向迭代器，支持 ++、-- 操作。
• Random Access 代表随机迭代器，支持 ++、--、+、- 操作。

能够传递单向迭代器的函数也能够传递双向迭代器，当然也能够传随机迭代器，因为单向迭代器支持的 ++ 操作，其它迭代器也支持。同理，传双向迭代器的函数也能够传随机迭代器。不同的函数对迭代器类型有不同要求，因此需要不同的迭代器类型。

在 C 语言中有一维数组、二维数组，在 C++ 中如何使用？vector 的底层是一个数组，可以用 vector<vector<T>> 表示二维数组，其中 T 是模板参数。 假设 vector 的成员变量如下：

template<class T>
class vector {
private:
    T* _start; // 空间的起始地址
    size_t _size; // 存储元素的个数
    size_t _capacity; // 空间的容量
};

假设存储的是整型数据，vector<vector<int>> 的结构类似于二维数组。用下标 [] 访问的时候其实就是调用了两次 operator[] 运算符重载函数。第一次调用返回的是一个 vector<int> 对象的引用，第二次是由这个返回值调用运算符重载函数的，返回二维数组里的数据。 C 语言访问二维数组的方式其实就是一次解引用，因为二维数组其实在逻辑上就是一维数组，地址空间是连续的，所以只需要用空间的起始地址 + 偏移量再解引用即可。

使用动态开辟的二维数组，访问数据时是通过两次解引用的方式访问数据的，第一次解引用访问的是一个指针，该指针指向一段数组空间，第二次也是通过 (起始地址 + 偏移量) 的方式解引用访问到数据的。