3.3.1. Определение и инициализация векторов

Подобно любому типу класса, шаблон vector контролирует способ определения и инициализации векторов. Наиболее распространенные способы определения векторов приведены в табл. 3.4.

Инициализация вектора по умолчанию (см. раздел 2.2.1) позволяет создать пустой вектор определенного типа:

vector<string> svec; // инициализация по умолчанию;

                     // у svec нет элементов

Могло бы показаться, что пустой вектор бесполезен. Однако, как будет продемонстрировано вскоре, элементы в вектор можно без проблем добавлять и во время выполнения. В действительности наиболее распространенный способ использования векторов подразумевает определение первоначально пустого вектора, в который элементы добавляются по мере необходимости во время выполнения.

Таблица 3.4. Способы инициализации векторов

При определении вектора для его элементов можно также предоставить исходное значение (или значения). Например, можно скопировать элементы из другого вектора. При копировании векторов каждый элемент нового вектора будет копией соответствующего элемента исходного. Оба вектора должны иметь тот же тип:

vector<int> ivec; // первоначально пустой

// присвоить ivec несколько значений

vector<int> ivec2(ivec);    // копировать элементы ivec в ivec2

vector<int> ivec3 = ivec;   // копировать элементы ivec в ivec3

vector<string> svec(ivec2); // svec содержит строки,

                            // а не целые числа

Списочная инициализация вектора

Согласно новому стандарту, еще одним способом предоставления значений элементам вектора является списочная инициализация (см. раздел 2.2.1), т.е. заключенный в фигурные скобки список любого количества начальных значений элементов:

vector<string> articles = {"a", "an", "the"};

В результате у вектора будет три элемента: первый со значением "а", второй — "an", последний — "the".

Как уже упоминалось, язык С++ предоставляет несколько форм инициализации (см. раздел 2.2.1). Во многих, но не во всех случаях эти формы инициализации можно использовать взаимозаменяемо. На настоящий момент приводились примеры двух форм инициализации: инициализация копией (с использованием знака =) (см. раздел 3.2.1), когда предоставляется только один инициализатор; и внутриклассовая инициализация (см. раздел 2.6.1). Третий способ подразумевает предоставление списка значений элементов, заключенных в фигурные скобки (списочная инициализация). Нельзя предоставить список инициализаторов, используя круглые скобки.

vector<string> v1{"a", "an", "the"}; // списочная инициализация

vector<string> v2("a", "an", "the"); // ошибка

Создание определенного количества элементов

Вектор можно также инициализировать набором из определенного количества элементов, обладающих указанным значением. Счетчик задает количество элементов, а за ним следует исходное значение для каждого из этих элементов.

vector<int> ivec(10, -1);       // десять элементов типа int, каждый из

                                // которых инициализирован значением -1

vector<string> svec(10, "hi!"); // десять строк, инициализированных

                                // значением "hi!"

Инициализация значения

Иногда инициализирующее значение можно пропустить и указать только размер. В этом случае произойдет инициализация значения (value initialization), т.е. библиотека создаст инициализатор элемента сама. Это созданное библиотекой значение используется для инициализации каждого элемента в контейнере. Значение инициализатора элемента вектора зависит от типа его элементов.

Если вектор хранит элементы встроенного типа, такие как int, то инициализатором элемента будет значение 0. Если элементы имеют тип класса, такой как string, то инициализатором элемента будет его значение по умолчанию.

vector<int> ivec(10);    // десять элементов, инициализированных

                         // значением 0

vector<string> svec(10); // десять элементов, инициализированных

                         // пустой строкой

Эта форма инициализации имеет два ограничения. Первое — некоторые классы всегда требуют явного предоставления инициализатора (см. раздел 2.2.1). Если вектор содержит объекты, тип которых не имеет значения по умолчанию, то начальное значение элемента следует предоставить самому; невозможно создать векторы таких типов, предоставив только размер.

Второе ограничение заключается в том, что при предоставлении количества элементов без исходного значения необходимо использовать прямую инициализацию (direct initialization):

vector<int> vi = 10; // ошибка: необходима прямая инициализация

Здесь число 10 используется для указания на то, как создать вектор, — необходимо, чтобы он обладал десятью элементами с инициализированными значениями. Число 10 не "копируется" в вектор. Следовательно, нельзя использовать форму инициализации копией. Более подробная информация об этом ограничении приведена в разделе 7.5.4.

Списочный инициализатор или количество элементов

В некоторых случаях смысл инициализации зависит от того, используются ли при передаче инициализаторов фигурные скобки или круглые. Например, при инициализации вектора vector<int> одиночным целочисленным значением это значение могло бы означать либо размер вектора, либо значение элемента. Точно так же, если предоставить два целочисленных значения, то они могли бы быть размером и исходным значением или значениями для двух элементов вектора. Для определения предназначения используются фигурные или круглые скобки.

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"};