c++ vector容器详解_c++ vector常用用法总结

vector 是什么，什么时候该用它

vector 是 C++ 标准库中封装动态数组的容器，底层是连续内存块，支持随机访问、尾部高效插入/删除，但中间插入或删除代价高（需移动后续元素）。它适合需要「动态大小 + 快速索引 + 尾部频繁增删」的场景，比如读取不确定数量的输入、临时缓存计算结果、作为函数返回的集合等。

别把它当链表用——insert 或 erase 在非尾部位置会触发大量拷贝；也别默认认为它“比原生数组慢很多”——现代编译器对 std::vector 优化充分，且 operator[] 和 at() 都是 O(1)；更别在性能敏感循环里反复调用 size() 而不缓存——某些 debug 模式下 size() 不是纯内联。

初始化和容量控制的关键细节

vector 的构造方式直接影响内存分配行为。默认构造 std::vector v; 不分配堆内存；带初始大小的 std::vector v(10); 会分配并默认初始化 10 个 int（值为 0）；而 std::vector v(10, 42); 初始化为 10 个 42。

• reserve(n) 只改变容量（capacity），不改变大小（size），也不构造元素——适合预知大致规模时避免多次扩容
• resize(n) 改变 size，若 n > 当前 size，则追加默认构造元素；若 n
• shrink_to_fit() 是非强制请求，仅建议释放多余容量，实际是否释放由实现决定（GCC libstdc++ 通常响应，MSVC 有时忽略）

std::vector v;
v.reserve(1000); // 分配够 1000 个 string 的空间，但 v.size() == 0
v.push_back("hello"); // 此时 v.size() == 1，v.capacity() >= 1000
v.resize(5); // v.size() == 5，新增 4 个空字符串 ""

迭代器失效的典型场景和规避方法

vector 迭代器失效不是“偶尔出错”，而是有明确规则：任何导致重新分配内存的操作（如 push_back、insert、resize 等在 size 超过 capacity 时）会让所有指向该 vector 的迭代器、指针、引用全部失效；而 pop_back、clear 只让末尾/全部迭代器失效，不涉及重分配则其余仍有效。

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常见踩坑：

• 在 for 循环中边遍历边 push_back，导致迭代器突然失效（UB）
• 用 &v[0] 获取首地址后，后续任意可能扩容的操作都让该指针悬空
• erase 返回下一个有效迭代器，但很多人写成 v.erase(it); ++it;，造成跳过元素或访问已销毁位置

std::vector v = {1, 2, 3, 4, 5};
for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ) {
    if (*it % 2 == 0) {
        it = v.erase(it); // 正确：用 erase 返回值更新 it
    } else {
        ++it;
    }
}

与 raw array、其他容器的边界选择

vector 不是万能替代品。小固定尺寸（≤ 4 个元素）、栈上生命周期明确的场景，优先用 std::array 或原生数组——零开销、无堆分配、constexpr 友好；需要频繁中间插入/删除且不关心随机访问，std::list 或 std::forward_list 更合适；只做尾部 push/pop 且要极致性能，std::deque 的双端操作常比 vector 扩容更稳（虽然内存不连续）。

一个容易被忽略的点：std::vector 是特化版本，不满足 Container 要求——它把 bool 压缩存储，operator[] 返回的是代理对象而非 bool&，因此不能取地址、不能绑定到 bool& 引用。真要存布尔值又需引用语义，改用 std::vector。