Читать онлайн «Язык программирования C++. Пятое издание». Страница 36

vector<int> v1(10);    // v1 имеет десять элементов со значением 0

vector<int> v2{10};    // v2 имеет один элемент со значением 10

vector<int> v3(10, 1); // v3 имеет десять элементов со значением 1

vector<int> v4{10, 1}; // v4 имеет два элемента со значениями 10 и 1

Круглые скобки позволяют сообщить, что предоставленные значения должны использоваться для создания объекта. Таким образом, векторы v1 и v3 используют свои инициализаторы для определения размера вектора, а также размера и значения его элементов соответственно.

Использование фигурных скобок, {...}, означает попытку списочной инициализации. Таким образом, если класс способен использовать значения в фигурных скобках как список инициализаторов элементов, то он так и сделает. Если это невозможно, то следует рассмотреть другие способы инициализации объектов. Значения, предоставленные при инициализации векторов v2 и v4, рассматриваются как значения элементов. Это списочная инициализация объектов; у полученных векторов будет один и два элемента соответственно.

С другой стороны, если используются фигурные скобки и нет никакой возможности использовать инициализаторы для списочной инициализации объектов, то эти значения будут использоваться для создания объектов. Например, для списочной инициализации вектора строк следует предоставлять значения, которые можно рассматривать как строки. В данном случае нет никаких сомнений, осуществляется ли списочная инициализация элементов или создание вектора указанного размера.

vector<string> v5{"hi"}; // списочная инициализация: v5 имеет

                         // один элемент

vector<string> v6("hi"); // ошибка: нельзя создать вектор из

                         // строкового литерала

vector<string> v7{10}; // v7 имеет десять элементов, инициализированных

                       // значением по умолчанию

vector<string> v8{10, "hi"}; // v8 имеет десять элементов со

                             // значением "hi"

Хотя фигурные скобки использованы во всех этих определениях, кроме одного, только вектор v5 имеет списочную инициализацию. Для списочной инициализации вектора значения в фигурных скобках должны соответствовать типу элемента. Нельзя использовать объект типа int для инициализации строки, поэтому инициализаторы векторов v1 и v8 не могут быть инициализаторами элементов. Если списочная инициализация невозможна, компилятор ищет другие способы инициализации объектов.

Упражнения раздела 3.3.1

Упражнение 3.12. Есть ли ошибки в следующих определениях векторов?

Объясните, что делают допустимые определения. Объясните, почему некорректны недопустимые определения.

(a) vector<vector<int>> ivec;

(b) vector<string> svec = ivec;

(c) vector<string> svec(10, "null");

Упражнение 3.13. Сколько элементов находится в каждом из следующих векторов? Каковы значения этих элементов?

(a) vector<int> v1;         (b) vector<int> v2 (10);

(с) vector<int> v3(10, 42); (d) vector<int> v4{10};

(e) vector<int> v5{10, 42}; (f) vector<string> v6{10};

(g) vector<string> v7{10, "hi"};

Прямая инициализация элементов вектора осуществима только при небольшом количестве исходных значений, при копировании другого вектора и при инициализации всех элементов тем же значением. Но обычно при создании вектора неизвестно ни количество его элементов, ни их значения. Но даже если все значения известны, то определение большого количества разных начальных значений может оказаться очень громоздким, чтобы располагать его в месте создания вектора.

Если необходим вектор со значениями от 0 до 9, то можно легко использовать списочную инициализацию. Но что если необходимы элементы от 0 до 99 или от 0 до 999? Списочная инициализация была бы слишком громоздкой. В таких случаях лучше создать пустой вектор и использовать его функцию-член push_back(), чтобы добавить элементы во время выполнения. Функция push_back() вставляет переданное ей значение в вектор как новый последний элемент. Рассмотрим пример.

vector<int> v2; // пустой вектор

for (int i = 0; i != 100; ++i)

 v2.push_back(i); // добавить последовательность целых чисел в v2

// по завершении цикла v2 имеет 100 элементов со значениями от 0 до 99

Хотя заранее известно, что будет 100 элементов, вектор v2 определяется как пустой. Каждая итерация добавляет следующее по порядку целое число в вектор v2 как новый элемент.

Тот же подход используется, если необходимо создать вектор, количество элементов которого до времени выполнения неизвестно. Например, в вектор можно читать введенные пользователем значения.

// читать слова со стандартного устройства ввода и сохранять их

// в векторе как элементы

string word;

vector<string> text; // пустой вектор

while (cin >> word) {

 text.push_back(word); // добавить слово в текст

}

И снова все начинается с пустого вектора. На сей раз, неизвестное количество значений читается и сохраняется в векторе строк text.

Ключевая концепция. Рост вектора эффективен

Стандарт требует, чтобы реализация шаблона vector обеспечивала эффективное добавление элементов во время выполнения. Поскольку рост вектора эффективен, определение вектора сразу необходимого размера зачастую является ненужным и может даже привести к потере производительности. Исключением является случай, когда все элементы нуждаются в одинаковом значении. При разных значениях элементов обычно эффективней определить пустой вектор и добавлять элементы во время выполнения, по мере того, как значения становятся известны. Кроме того, как будет продемонстрировано в разделе 9.4, шаблон vector предоставляет возможности для дальнейшего увеличения производительности при добавлении элементов во время выполнения.

Начало с пустого вектора и добавление элементов во время выполнения кардинально отличается от использования встроенных массивов в языке С и других языках. В частности, если вы знакомы с языком С или Java, то, вероятно, полагаете, что лучше определить вектор в его ожидаемом размере, но фактически имеет место обратное.

Последствия возможности добавления элементов в вектор

Тот факт, что добавление элементов в вектор весьма эффективно, существенно упрощает многие задачи программирования. Но эта простота налагает новые обязательства на наши программы: необходимо гарантировать корректность всех циклов, даже если цикл изменяет размер вектора.

Другое последствие динамического характера векторов станет яснее, когда мы узнаем больше об их использовании. Но есть одно последствие, на которое стоит обратить внимание уже сейчас: по причинам, изложенным в разделе 5.4.3, нельзя использовать серийный оператор for, если тело цикла добавляет элементы в вектор.

Тело серийного оператора for не должно изменять размер перебираемой последовательности.

Упражнения раздела 3.3.2

Упражнение 3.14. Напишите программу, читающую последовательность целых чисел из потока cin и сохраняющую их в векторе.

Упражнение 3.15. Повторите предыдущую программу, но на сей раз читайте строки.

Кроме функции push_back(), шаблон vector предоставляет еще несколько операций, большинство из которых подобно соответствующим операциям класса string. Наиболее важные из них приведены в табл. 3.5.

Таблица 3.5. Операции с векторами

v.empty() Возвращает значение true, если вектор v пуст. В противном случае возвращает значение false v.size() Возвращает количество элементов вектора v v.push_back(t) Добавляет элемент со значением t в конец вектора v v[n] Возвращает ссылку на элемент в позиции n вектора v v1 = v2 Заменяет элементы вектора v1 копией элементов вектора v2 v1 = {a,b,с ... } Заменяет элементы вектора v1 копией элементов из разделяемого запятыми списка v1 == v2 v1 != v2 Векторы v1 и v2 равны, если они содержат одинаковые элементы в тех же позициях <, <=, >, >= Имеют обычное значение и полагаются на алфавитный порядок

Доступ к элементам вектора осуществляется таким же способом, как и к символам строки: по их позиции в векторе. Например, для обработки все элементов вектора можно использовать серийный оператор for (раздел 3.2.3).