std::vector (вектори) в С++ / aCode

На попередньому уроці ми розглядали std::array, який є безпечнішою і зручнішою формою звичайних фіксованих масивів в мові C++. Аналогічно, в Стандартній бібліотеці C++ є поліпшена версія динамічних масивів (безпечніша і зручніша) — std::vector.

На відміну від std::array, який недалеко відійшов від базового функціоналу звичайних фіксованих масивів, std::vector поставляється з додатковими можливостями, які роблять його одним з найбільш корисних і універсальних інструментів в мові C++.

Зміст:

Вектори
Скажи “Ні!” витокам пам’яті!
Довжина векторів
Висновки

Вектори

Представлений в C++03, std::vector (або просто “вектор”) — це той же динамічний масив, але який може сам керувати виділеною йому пам’яттю. Це означає, що ви можете створювати масиви, довжина яких задається під час виконання, без використання операторів new і delete (явної вказівки на виділення і звільнення пам’яті). std::vector знаходиться в заголовку vector. Оголошення std::vector наступне:

#include <vector>
 
// Немає необхідності вказувати довжину при ініціалізації
std::vector<int> array; 
std::vector<int> array2 = { 10, 8, 6, 4, 2, 1 }; // використовується список ініціалізаторів для ініціалізації масиву
std::vector<int> array3 { 10, 8, 6, 4, 2, 1 }; // використовується uniform-ініціалізація для ініціалізації масиву (починаючи з C++11)

#include <vector>

// Немає необхідності вказувати довжину при ініціалізації

std::vector<int> array;

std::vector<int> array2 = { 10, 8, 6, 4, 2, 1 }; // використовується список ініціалізаторів для ініціалізації масиву

std::vector<int> array3 { 10, 8, 6, 4, 2, 1 }; // використовується uniform-ініціалізація для ініціалізації масиву (починаючи з C++11)

Зверніть увагу, що як і в неініціалізованому, так і в ініціалізованому випадках вам не потрібно явно вказувати довжину масивів. Це пов’язано з тим, що std::vector динамічно виділяє пам’ять для свого вмісту за запитом.

Подібно std::array, доступ до елементів масиву може виконуватися як через оператор [] (який не виконує перевірку діапазону), так і через функцію at() (яка виконує перевірку діапазону):

array[7] = 3; // без перевірки діапазону
array.at(8) = 4; // з перевіркою діапазону

1 2	array[7] = 3; // без перевірки діапазону array.at(8) = 4; // з перевіркою діапазону

У будь-якому випадку, якщо ви будете надавати запит на елемент, який знаходиться поза діапазоном array, довжина вектора автоматично змінюватися не буде. Починаючи з C++11, ви також можете присвоювати значення для std::vector, використовуючи список ініціалізаторів:

array = { 0, 2, 4, 5, 7 }; // ок, довжина array тепер 5
array = { 11, 9, 5 }; // ок, довжина array тепер 3

1 2	array = { 0, 2, 4, 5, 7 }; // ок, довжина array тепер 5 array = { 11, 9, 5 }; // ок, довжина array тепер 3

В такому випадку вектор самостійно змінюватиме свою довжину, щоб відповідати кількості наданих елементів.

Скажи “Ні!” витокам пам’яті!

Коли змінна-вектор виходить з області видимості, вона автоматично звільняє пам’ять, яку контролювала (займала). Це не тільки зручно (так як вам не потрібно це робити вручну), але також допомагає запобігти витокам пам’яті. Розглянемо наступний фрагмент:

void doSomething(bool value)
{
    int *array = new int[7] { 12, 10, 8, 6, 4, 2, 1 };
 
    if (value)
        return;
 
   // Робимо що-небудь
 
    delete[] array; // якщо value == true, то цей стейтмент ніколи не виконається
}

void doSomething(bool value)

{

int *array = new int[7] { 12, 10, 8, 6, 4, 2, 1 };

if (value)

return;

// Робимо що-небудь

delete[] array; // якщо value == true, то цей стейтмент ніколи не виконається

}

Якщо змінній value присвоїти значення true, то array ніколи не буде видалений, пам’ять ніколи не буде звільнена і станеться витік пам’яті.

Однак, якби array був вектором, то подібне ніколи б і не сталося, оскільки пам’ять звільнялася б автоматично при виході array з області видимості (незалежно від того, чи вийде функція раніше з області видимості чи ні). Саме через це використання std::vector є безпечнішим, ніж динамічне виділення пам’яті через оператор new.

Довжина векторів

На відміну від стандартних динамічних масивів, які не знають свою довжину, std::vector свою довжину запам’ятовує. Щоб її дізнатися, потрібно використати функцію size():

#include <vector>
#include <iostream>
 
int main()
{
    std::vector<int> array { 12, 10, 8, 6, 4, 2, 1 };
    std::cout << "The length is: " << array.size() << '\n';
 
    return 0;
}

#include <vector>

#include <iostream>

int main()

{

std::vector<int> array { 12, 10, 8, 6, 4, 2, 1 };

std::cout << "The length is: " << array.size() << '\n';

return 0;

}

Результат:

The length is: 7

Змінити довжину стандартного динамічно виділеного масиву досить проблематично і складно. Змінити довжину std::vector так само просто, як викликати функцію resize():

#include <vector>
#include <iostream>
 
int main()
{
    std::vector<int> array { 0, 1, 2 };
    array.resize(7); // змінюємо довжину array на 7
 
    std::cout << "The length is: " << array.size() << '\n';
 
    for (auto const &element: array)
        std::cout << element << ' ';
 
    return 0;
}

#include <vector>

#include <iostream>

int main()

{

std::vector<int> array { 0, 1, 2 };

array.resize(7); // змінюємо довжину array на 7

std::cout << "The length is: " << array.size() << '\n';

for (auto const &element: array)

std::cout << element << ' ';

return 0;

}

Результат:

The length is: 7 0 1 2 0 0 0 0

Тут є дві речі, на які слід звернути увагу. По-перше, коли ми змінили довжину array, існуючі значення елементів збереглися! По-друге, нові елементи були ініціалізовані значенням за замовчуванням у відповідність з певним типом даних (значенням 0 для типу int).

Довжину вектора також можна змінити і в зворотний бік (обрізати):

#include <vector>
#include <iostream>
 
int main()
{
    std::vector<int> array { 0, 1, 4, 7, 9, 11 };
    array.resize(4); // змінюємо довжину array на 4
 
    std::cout << "The length is: " << array.size() << '\n';
 
    for (auto const &element: array)
        std::cout << element << ' ';
 
    return 0;
}

#include <vector>

#include <iostream>

int main()

{

std::vector<int> array { 0, 1, 4, 7, 9, 11 };

array.resize(4); // змінюємо довжину array на 4

std::cout << "The length is: " << array.size() << '\n';

for (auto const &element: array)

std::cout << element << ' ';

return 0;

}

Результат:

The length is: 4 0 1 4 7

Зміна довжини вектора є витратною операцією, тому рекомендується мінімізувати кількість подібних виконуваних операцій.

Висновки

Це вступна стаття, призначена для ознайомлення з основами std::vector. На наступних уроках ми детально розглянемо std::vector, в тому числі і різницю між довжиною і ємністю вектора, і те, як в std::vector виконується виділення пам’яті.

Оскільки змінні типу std::vector можуть самі керувати виділеною їм пам’яттю (що допомагає запобігти витокам пам’яті), відстежують свою довжину і легко її змінюють, то рекомендується використовувати std::vector замість стандартних динамічних масивів.

Оцінити статтю: