初识C++ Vector模板与实例化原理
作者:老边
引言
之前学了字符串,字符,数字这些类型,字符串可以看出包含多个字符的序列,那么包含多个数字的序列该是啥,包含其他类型的呢,c++当中满足这个需求是vector,我们一起来看看吧。
Vector
标准库类型vector表述对象的集合,可以看成一个存放其他对象的容器,但是这里要注意的是同一个vector集合当中智能容纳一个类型,容器里面的元素都有一一对应的索引,可以通过索引访问元素。当然,vector是标准库类型,使用需要使用加载,代码如下:
#include <iostream> #include <vector> int main(){ using namespace std; vector<int> vec01; vector<int> vec02(4); vector<int> vec03(4, 10); vector<int> vec04(vec04.begin(),vec04.end()); return 0; }
当然这里用到了vector的的一些方法,begin,end,这些会在后面再聊聊。
模板与实例化
上面是代码层面的一个简单了解,接下来聊聊发生了什么?
这里首先要明确一个点,vector不是一个对象,而是创建对象的一个配置,可以称为模板,而vector是类模板,当然也有函数模板,具体来看模板的话,首先要知道,我们再开发的过程当中可能用到函数,可能用到类,通常情况下需要先定义,再使用,但是有没有可能动态的去声明一个类呢,比如:
vector <int> vec01; //定义一个数字类型的容器 vector <string> veco2; //定义一个字符串类型的容器
这种情况下,两行代码用的都是vector,但是一个创建的是数字容器,一个创建的是string容器,那么vector的作用就不是一个对象,而是定义一个对象。至于int vec01,string vec02这些都是他定义一个对象过程当中的配置,那么把这样的东西叫做模板(有点类型Python当中的元类,嘿嘿嘿,好久没有更新Python的知识点了,差点忘记自己是一个Python开发。)。
而通过模板,提供配置,生成具体对象的过程,我们称为实例化的过程,个人理解就是通过vector的一个规则,生成一个具体实实在在存在的容器的过程。
性能
好吧,往深处聊聊,我们看一下vector的性能,这些小白基本的小伙伴一定要以理解为主:
vector作为一种容器有点类似数组,但它的大小可以动态改变,所以可以称它位动态数组。
和数组一样,vector的元素在内存中连续排列,那么就可以通过指针的偏移来获取vector中的元素,读取效率会很高。
但是完事儿由利必有弊,连续再查询上是由优势的,但是如果要插入元素的话,尤其是中间插入,整个vector的size变大,在内存中就需要重新分配空间,常规的做法是直接申请一个新的array,并将所有元素拷贝过去;但这么做的话,无疑太浪费时间,因此vector采用的做法是:vector会分配额外的空间,以适应size的动态增长。因此,包含同样数量元素的vector和数组相比,占用的空间会更大。
转折一下,在vector最后增加或者删除一个元素,消耗的时间是一个常数值,与vector的size无关。
与其他容器相比,vector在获取元素和对最后一个元素的操作效率上更高;
但对于中间元素的操作,性能则相对较差。
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