参考：C++ vector链接：http://www.cplusplus.com/reference/vector/vector/

1.vector

vector 是 C++ STL 中一种顺序容器（sequence container），其底层实现基于动态数组。与普通数组不同的是，vector 可以根据需要动态扩展其大小，即它能够存储任意数量的元素，而不需要在创建时指定一个固定的大小。

2 vector 的优点

a.动态扩展
vector 能够自动调整大小，避免了固定大小数组带来的内存不足问题。
b.高效的随机访问
由于 vector 底层是连续的内存块，因此它可以像数组一样通过索引进行快速的随机访问。
c.灵活的插入和删除
vector 支持高效的尾部插入和删除操作，且提供了多种插入、删除方式。
d.STL 兼容性
vector 是 STL 容器，支持 STL 的算法和迭代器，可以与其他 STL 容器和算法无缝结合。

3 vector 的缺点

a.头部和中间的插入、删除效率低：由于 vector 使用连续的内存块，因此在中间或头部插入或删除元素时，需要移动大量元素，时间复杂度为 O(n)
b.内存浪费：为了提高扩展效率，vector 通常会预留比实际需要更多的内存，这可能导致内存浪费。

4 vector 的定义

#include <vector>
std::vector<int> vec;          // 定义一个存储整数的空vector
std::vector<int> vec(10);      // 定义一个包含10个元素的vector，元素值默认初始化为0
std::vector<int> vec(10, 1);   // 定义一个包含10个元素的vector，元素值为1
std::vector<int> vec2 = vec;   // 定义一个新vector，并通过拷贝构造函数初始化

5 基本操作

push_back()：在 vector 的末尾插入元素。
pop_back()：删除 vector 末尾的元素。
size()：返回 vector 中元素的数量。
capacity()：返回 vector 当前的容量，即它在不重新分配内存的情况下最多可以容纳的元素数。
clear()：清空 vector 中的所有元素。
empty()：判断 vector 是否为空。
resize()：调整 vector 的大小。
reserve()：为 vector 预留一定的容量，避免频繁的重新分配内存。
shrink_to_fit()：清理没有使用的空间

6 迭代器的使用

begin()
end()
rbegin()
rend()

7 vector 动态数组的实现

vector 的底层实现基于动态数组。当需要插入新元素时，如果当前容量不足，vector 会自动分配更大的内存块，并将原来的元素拷贝到新的内存块中。这种动态扩展策略的时间复杂度较低，因为 vector 的容量在每次扩展时通常是当前容量的两倍

std::vector<int> vec;
vec.push_back(1);  // 第一次插入，分配内存
vec.push_back(2);  // 插入，内存足够，不需要重新分配
vec.push_back(3);  // 
// 当容量不足时，vector 会重新分配内存，通常是原来容量的两倍。

8 vector 内存管理

vector 通过 capacity 来控制当前分配的内存大小，而 size 表示实际存储的元素数量。capacity 总是大于或等于 size。当 size 超过 capacity 时，vector 会重新分配内存，并将所有现有元素拷贝到新的内存地址。

std::vector<int> vec;
vec.reserve(10);  // 预先分配10个元素的内存
vec.push_back(1); // 不会触发内存重新分配
vec.push_back(2); // 不会触发内存重新分配

9 vector 插入元素

vec.push_back(1);  // 尾部插入1，时间复杂度 O(1)
vec.pop_back(1);  // 移除尾部，时间复杂度 O(1)
vec.insert(vec.begin() + 1, 10);  // 在第二个位置插入10，后面的元素都需要向后移动，O(n)
vec.erase(vec.begin() + 2);       // 删除第三个元素，后面的元素都需要向前移动，O(n)

10 vector 拷贝复制和move

// 当一个 vector 被赋值或复制时，会创建一个新对象，并将所有元素进行深拷贝。这意味着修改新对象不会影响原来的 vector。
std::vector<int> vec1 = {1, 2, 3};
std::vector<int> vec2 = vec1;   // 深拷贝
vec2[0] = 10;
std::cout << vec1[0];  // 输出1，vec1不受影响// C++11 引入了移动语义，允许将 vector 的资源直接转移到另一个对象，而不需要进行深拷贝。这可以极大地提高性能，尤其是在处理大型对象时。
std::vector<int> vec1 = {1, 2, 3};
std::vector<int> vec2 = std::move(vec1);  // 使用std::move，vec1的资源转移给vec2

11 emplace_back() 与 push_back() 的区别

emplace_back() 是 C++11 新增的功能，它允许直接在容器的末尾构造对象，而无需先构造对象再拷贝到 vector。相比之下，push_back() 会进行额外的拷贝操作，因此在某些情况下，emplace_back() 会比 push_back() 更高效。

class Person {
public:Person(const std::string& name, int age) : name(name), age(age) {}
private:std::string name;int age;
};// 使用push_back
std::vector<Person> people;
people.push_back(Person("John", 30));  // 先构造Person对象，然后拷贝到vector中// 使用emplace_back
people.emplace_back("Jane", 25);  // 直接在vector内部构造Person对象，避免拷贝

12 shrink_to_fit() 减少容量浪费

由于 vector 通常会预留比实际所需更多的内存空间（capacity()），可能会造成内存浪费。shrink_to_fit() 函数用于释放未使用的内存，使得 vector 的容量等于其大小。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
vec.reserve(10);   // 预留10个元素的空间
std::cout << vec.capacity();  // 输出10vec.shrink_to_fit();
std::cout << vec.capacity();  // 输出3，容量被调整为实际使用的大小

13 vector 常见陷阱

a.容量浪费问题
vector 的容量通常大于其实际存储的元素数量。如果程序中频繁进行插入操作且对内存使用敏感，可以使用 shrink_to_fit() 来减少浪费。
b.迭代器失效(最需要注意的地方)
在 vector 中进行插入或删除操作时，所有指向 vector 元素的迭代器、指针或引用可能会失效。这是因为插入或删除操作可能导致 vector 重新分配内存，从而改变所有元素的地址。

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
auto it = vec.begin();
vec.push_back(4);  // 可能导致内存重新分配
std::cout << *it;  // 迭代器可能失效，行为未定义

c.元素的析构
当 vector 中的对象被删除时，会调用对象的析构函数。因此，如果 vector 存储的是指针类型，在删除 vector 或清空元素时需要特别小心，确保不会引发内存泄漏。

std::vector<int*> vec;
vec.push_back(new int(10));
vec.clear();  // 仅删除了指针，但没有释放内存，可能导致内存泄漏

解决方案是在删除元素之前手动释放内存，或者使用智能指针。