C++中array和vector各有哪些对方不具备的功能

C++中array具备而vector不具备的功能有:1、更快的访问速度;2、适用于小数组等。vector具备而array不具备的功能有:1、动态分配内存;2、可变大小等。更快的访问速度是指由于array的内存分配是静态的,所以使用array比使用vector更加高效。

一、C++中array具备而vector不具备的功能

1、更快的访问速度

由于array在内存中是连续存储的,因此可以更快地访问元素,而vector由于需要动态分配内存,因此可能会导致访问速度慢一些。

2、适用于小数组

由于array的内存分配是静态的,对于较小的数组来说,使用array比使用vector更加高效。

3、使用与C语言接口

由于array和C语言中的数组类似,因此更适合与C语言进行交互。

4、更少的依赖关系

array不需要引入std命名空间,因为它是一个基础的C++数据类型。vector则需要引入std命名空间才能使用。

5、支持部分初始化

可以使用花括号初始化语法来部分初始化array,而vector则必须使用push_back或emplace_back方法一个个添加元素。

二、C++中vector具备而array不具备的功能

1、动态分配内存

vector可以在运行时动态地分配内存,而array在编译时就需要固定大小。

2、可变大小

vector可以随时改变大小,包括插入元素,删除元素等操作,而array的大小是固定的。

3、支持在尾部添加或删除元素

vector提供了在尾部添加或删除元素的方法,而array则需要手动进行相关操作。

4、复制构造函数

vector有复制构造函数,可以直接将一个vector复制给另一个vector,而array则需要手动进行遍历并逐个赋值。

5、更多高级操作

vector提供了更多高级操作,如排序、查找等,方便开发人员快速完成相关任务。

三、C++的array容器

array是c++ 11新增的序列容器,和其他容器的区别是,array的大小是固定的,无法动态扩展或者收缩。这也就意味着,在使用该容器的过程无法借由增加或移除元素而改变其大小,它只允许访问或者替换存储的元素。在使用该容器之前,代码中需引入 <array> 头文件。

1、初始化

# include <array>
std::array<double, 10> values;

由此,就创建好了一个名为 values 的 array 容器,其包含 10 个浮点型元素。但是,由于未显式指定这 10 个元素的值,因此使用这种方式创建的容器中,各个元素的值是不确定的(array 容器不会做默认初始化操作)。

通过如下创建 array 容器的方式,可以将所有的元素初始化为 0 或者和默认元素类型等效的值:

std::array<double, 10> values {};

当然,在创建 array 容器的实例时,也可以像创建常规数组那样对元素进行初始化:

std::array<double, 10> values {0.5,1.0,1.5,2.0};

可以看到,这里只初始化了前 4 个元素,剩余的元素都会被初始化为 0.0。

2、成员函数

  • size() == max_size() 返回容器中当前元素的数量,其值始终等于初始化 array 类的第二个模板参数 N。
  • empty() 判断容器是否为空,和通过size()==0判断条件功能相同,但效率更高。
  • at() 返回容器中 n 位置处元素的引用,该函数自动检查 n 是否在有效的范围内,如果不是则抛出 out_of_range 异常。用at()访问相比下标方式更安全,但是因为多了安全检查性能更低。
  • front(),back() 返回容器中第一个元素和最后一个元素的直接引用,该函数不适用于空的 array 容器。
  • data() 返回一个指向容器首个元素的指针。利用该指针,可实现复制容器中所有元素等类似功能(values.data() == & values[0] == values.begin())。
  • fill(val) 将 val 这个值赋值给容器中的每个元素。
  • array1.swap(array2) 交换 array1 和 array2 容器中的所有元素,但前提是它们具有相同的长度和类型。

三、C++的vector容器

vector 容器是 STL 中最常用的容器之一,它和 array 容器非常类似,都可以看做是对 C++ 普通数组的“升级版”。不同之处在于,array 实现的是静态数组(容量固定的数组),而 vector 实现的是一个动态数组,即可以进行元素的插入和删除,在此过程中,vector 会动态调整所占用的内存空间,整个过程无需人工干预。

vector 常被称为向量容器,因为该容器擅长在尾部插入或删除元素,在常量时间内就可以完成,时间复杂度为 O(1) ;而对于在容器头部或者中部插入或删除元素,则花费时间要长一些(移动元素需要耗费时间),时间复杂度为线性阶 O(n) 。

1、初始化

  • vector() 创建一个空vector
  • vector(int nSize) 创建一个vector,元素个数为nSize
  • vector(int nSize,const t& t) 创建一个vector,元素个数为nSize,且值均为t
  • vector(const vector&) 复制构造函数
  • vector(begin,end) 复制[begin,end)区间内另一个数组的元素到vector中
std::vector<double> values;

注意,这是一个空的 vector 容器,因为容器中没有元素,所以没有为其分配空间。当添加第一个元素(比如使用 push_back() 函数)时,vector 会自动分配内存。

在创建好空容器的基础上,还可以像下面这样通过调用 reserve() 成员函数来增加容器的容量:

values.reserve(20);

这样就设置了容器的内存分配,即至少可以容纳 20 个元素。注意,如果 vector 的容量在执行此语句之前,已经大于或等于 20 个元素,那么这条语句什么也不做;另外,调用 reserve() 不会影响已存储的元素,也不会生成任何元素,即 values 容器内此时仍然没有任何元素。

2、成员函数

增加数据:

  • void push_back(const T& x) 向量尾部增加一个元素X
  • iterator insert(iterator it,const T& x) 向量中迭代器指向元素前增加一个元素x
  • iterator insert(iterator it,int n,const T& x) 向量中迭代器指向元素前增加n个相同的元素x
  • iterator insert(iterator it,const_iterator first,const_iterator last) 向量中迭代器指向元素前插入另一个相同类型向量的[first,last)间的数据

删除数据:

  • iterator erase(iterator it) 删除向量中迭代器指向元素
  • iterator erase(iterator first,iterator last) 删除向量中[first,last)中元素
  • void pop_back() 删除向量中最后一个元素
  • void clear() 清空向量中所有元素

迭代器:

  • reference at(int pos) 返回pos位置元素的引用
  • reference front() 返回首元素的引用
  • reference back() 返回尾元素的引用
  • iterator begin() 返回向量头指针,指向第一个元素
  • iterator end() 返回向量尾指针,指向向量最后一个元素的下一个位置
  • reverse_iterator rbegin() 反向迭代器,指向最后一个元素
  • reverse_iterator rend() 反向迭代器,指向第一个元素之前的位置

其他函数:

  • size() 返回实际元素个数
  • max_size() 返回元素个数的最大值。这通常是一个很大的值,一般是 232−1,所以我们很少会用到这个函数
  • resize() 改变实际元素个数
  • capacity() 返回当前容量
  • reserve() 改变容器容量
  • shrink_to_fit() 将内存减少到等于当前元素实际所使用的大小
  • at() 使用经过边界检查的索引访问元素,同array
  • operator[ ] 重载了 [ ] 运算符,可以向访问数组中元素那样,通过下标即可访问甚至修改 vector 容器中的元素
  • front(), back() 分别是第一个和最后一个元素的引用
  • data() 返回指向容器中第一个元素的指针
  • emplace() 在指定的位置直接生成一个元素
  • emplace_back() 在序列尾部生成一个元素

延伸阅读

C++的数组数据结构

C++ 支持数组数据结构,它可以存储一个固定大小的相同类型元素的顺序集合。数组是用来存储一系列数据,但它往往被认为是一系列相同类型的变量。数组的声明并不是声明一个个单独的变量,比如number0、number1、…、number99,而是声明一个数组变量,比如numbers,然后使用numbers[0]、numbers[1]、…、numbers[99]来代表一个个单独的变量。数组中的特定元素可以通过索引访问。所有的数组都是由连续的内存位置组成。最低的地址对应第一个元素,最高的地址对应最后一个元素。

文章标题:C++中array和vector各有哪些对方不具备的功能,发布者:Z, ZLW,转载请注明出处:https://worktile.com/kb/p/49377

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