std::vector 初始化是什么以及为什么重要
std::vector 是 C++ STL 中非常常用的一个动态数组容器。在使用它之前，通常需要对其进行初始化。简单来说，初始化就是设置 vector 的初始状态，包括它包含的元素数量以及这些元素的初始值。
为什么初始化很重要？一个未初始化的 vector（这是不可能的，vector 总是会被至少默认构造）或者一个初始化状态不符合预期的 vector 都可能导致后续操作出错，轻则逻辑不符，重则引发未定义行为。正确的初始化能够确保 vector 在程序开始使用它时处于一个已知且正确的状态，为后续的元素添加、访问、修改等操作打下基础。
std::vector 提供了多种灵活的初始化方式，以适应不同的使用场景。理解这些方法是什么、如何使用、以及它们各自的特点，对于高效和安全地使用 std::vector 至关重要。接下来，我们将详细探讨这些不同的初始化方法。
std::vector 常用的初始化方法 (如何和是什么)
std::vector 的初始化主要通过它的构造函数来实现。根据你想要设定的初始状态，可以选择不同的构造函数签名。以下是几种最常见和重要的初始化方法：
默认初始化 (Default Construction)
是什么： 这是最简单的初始化方式，它创建一个空的 std::vector。此时，vector 不包含任何元素，其大小 (size) 和容量 (capacity) 通常都是 0。
如何使用： 直接声明 vector 变量即可。
std::vector<int> myVector; // 创建一个空的 int 类型 vector
std::vector<std::string> anotherVector; // 创建一个空的 string 类型 vector
为什么选择它： 当你在初始化时不知道 vector 需要包含多少元素，或者计划后续通过 push_back() 等方法动态地添加元素时，默认初始化是合适的选择。它是最轻量级的初始化方式，因为它不需要为元素分配或初始化任何存储空间。
多少： 初始化后 vector 包含 0 个元素。
按大小初始化 (Size Initialization)
是什么： 创建一个包含指定数量元素的 vector。这些元素都会进行默认初始化。对于基本数据类型（如 int, float, bool 等），默认初始化通常意味着它们会被零初始化（初始化为 0, 0.0, false 等）。对于类类型，会调用它们的默认构造函数。
如何使用： 使用接受一个整数参数的构造函数，该参数指定元素的数量。
std::vector<int> intsVector(5); // 创建一个包含 5 个 int 元素，都初始化为 0 的 vector
std::vector<std::string> stringsVector(3); // 创建一个包含 3 个 std::string 元素，都初始化为空字符串的 vector
为什么选择它： 当你事先知道 vector 需要精确地包含多少个元素，并且元素的默认值是可接受的时，这种方式非常有效。它会一次性分配好所需的内存。
多少： 初始化后 vector 包含指定数量 (参数值) 个元素。
按大小和值初始化 (Size and Value Initialization)
是什么： 创建一个包含指定数量元素的 vector，并将所有元素都初始化为给定的特定值。
如何使用： 使用接受两个参数的构造函数，第一个参数是元素的数量，第二个参数是用于初始化所有元素的特定值。
std::vector<int> numbers(4, 100); // 创建一个包含 4 个 int 元素，都初始化为 100 的 vector
std::vector<char> chars(8, 'A'); // 创建一个包含 8 个 char 元素，都初始化为 'A' 的 vector
std::vector<double> pi_values(2, 3.14); // 创建一个包含 2 个 double 元素，都初始化为 3.14 的 vector
为什么选择它： 当你需要一个固定大小的 vector，并且希望所有元素都具有一个特定的初始值（而非默认值）时，这种方式非常方便。
多少： 初始化后 vector 包含指定数量 (第一个参数值) 个元素，每个元素都是第二个参数值的拷贝。
按范围初始化 (Range Initialization)
是什么： 创建一个 vector，并用另一个序列（由一对迭代器定义）中的元素来初始化它。vector 会复制指定范围 [first, last) 内的所有元素。
如何使用： 使用接受一对输入迭代器作为参数的构造函数。这对迭代器指定了复制元素的起始位置 (first) 和结束位置 (last，不包含)。这个范围可以来自其他 vector、数组、列表、其他 STL 容器等任何支持迭代器的序列。
std::vector<int> source = {1, 2, 3, 4, 5};
std::vector<int> partVector(source.begin(), source.begin() + 3); // 初始化为 {1, 2, 3}
int arr[] = {10, 20, 30, 40};
std::vector<int> fromArray(std::begin(arr), std::end(arr)); // 初始化为 {10, 20, 30, 40}
std::list<std::string> wordList = {"hello", "world"};
std::vector<std::string> wordsVector(wordList.begin(), wordList.end()); // 初始化为 {"hello", "world"}
为什么选择它： 当你希望基于已有的数据集合来创建 vector 时，这种方式非常灵活和强大。它可以用来从任何支持迭代器的序列中快速填充 vector。
多少： 初始化后 vector 包含的数量等于迭代器范围 [first, last) 内元素的数量。每个元素都是源序列对应元素的拷贝。
拷贝初始化 (Copy Initialization)
是什么： 创建一个 vector，它是另一个现有 vector 的完全独立的深拷贝。源 vector 中的所有元素都会被复制到新 vector 中。
如何使用： 使用拷贝构造函数，将另一个 vector 作为参数传递。可以使用直接初始化语法或拷贝初始化语法。
std::vector<int> original = {1, 2, 3, 4};
std::vector<int> copy1(original); // 直接拷贝初始化
std::vector<int> copy2 = original; // 拷贝初始化语法
为什么选择它： 当你需要一个现有 vector 的完全副本，并且希望对新 vector 的修改不影响原 vector 时，使用拷贝初始化。
多少： 初始化后 vector 包含与源 vector 相同数量的元素。每个元素都是源 vector 对应元素的深拷贝。
移动初始化 (Move Initialization)
是什么： 创建一个 vector，它通过“窃取”另一个 vector 的内部资源（如指向元素数据的指针、大小、容量信息）来初始化。源 vector 会被置于一个有效但通常为空或未指定的状态。这是一种高效的资源转移方式，避免了昂贵的元素复制。
如何使用： 使用移动构造函数，通常结合 std::move 来表明你想转移资源而非复制。
std::vector<std::string> largeVector(10000, "some data");
std::vector<std::string> movedVector(std::move(largeVector)); // largeVector 的资源被转移到 movedVector
// 此时 largeVector 通常会变为空，其内部状态可能未定义，但不应再次使用其元素
为什么选择它： 当源 vector 不再需要其拥有的资源（例如，它是一个临时对象，或者你明确知道不会再使用它）时，使用移动初始化可以显著提高性能，特别是对于包含大量元素或元素类型是资源密集型（如 string）的 vector。
多少： 初始化后 vector 包含的元素数量与源 vector 移动前相同。元素本身没有被复制，而是通过指针或其他内部机制转移了所有权。源 vector 的大小通常变为 0。
初始化列表初始化 (Initializer List Initialization)
是什么： 这是 C++11 引入的一种非常方便的初始化方式，允许你使用由花括号 {} 包围的元素列表来直接初始化 vector。
如何使用： 使用接受 std::initializer_list 的构造函数。直接将元素的字面值或表达式放在花括号内即可。
std::vector<int> data = {10, 20, 30, 40, 50}; // 初始化包含 5 个元素的 vector
std::vector<double> constants {3.14, 2.718}; // 另一种语法，效果相同
std::vector<std::string> greetings = {"hello", "world"};
为什么选择它： 对于需要用一个已知、固定的少量元素集合来初始化 vector 的场景，初始化列表语法非常简洁、直观且易于阅读。
多少： 初始化后 vector 包含的元素数量等于初始化列表中提供的元素数量。列表中的元素会被拷贝或移动到 vector 中。
其他考量 (哪里和多少)
哪里可以初始化： std::vector 的初始化发生在它被定义和构造的地方。这可以是：
- 函数内部（局部变量）
- 类的成员变量
- 全局或静态存储期变量
初始化位置的不同会影响 vector 的生命周期和作用域。
初始化时的内存和性能 (多少的内部含义)： 不同的初始化方法在内存分配和元素构造/拷贝/移动的开销上有所不同：
- 默认初始化： 没有元素内存分配，最快。
- 按大小初始化： 一次性分配指定数量元素的内存，并对每个元素进行默认构造。效率较高。
- 按大小和值初始化： 一次性分配指定数量元素的内存，并对每个元素进行拷贝构造（或赋值）。涉及多次拷贝。
- 按范围初始化： 分配足够存储范围元素的内存，并逐一拷贝。元素的数量和拷贝成本取决于范围大小和元素类型。
- 拷贝初始化： 分配与源 vector 相同大小的内存，并逐一深拷贝元素。开销与源 vector 大小和元素类型拷贝成本成正比。
- 移动初始化： 通常只涉及指针和少量内部状态的转移，不复制元素本身。非常高效，开销通常是固定的（O(1)）。
- 初始化列表初始化： 内部涉及从初始化列表到 vector 的拷贝或移动。开销与列表大小和元素类型相关。
了解这些内部机制有助于你根据性能需求选择合适的初始化方法，特别是在处理大量数据或性能关键的应用中。
总结
std::vector 的初始化是使用这个容器的第一步。C++ 提供了多种灵活的方式来完成这个任务：从创建空 vector，到指定大小并填充默认值或特定值，从其他序列或容器复制/移动数据，以及使用简洁的初始化列表。
选择哪种初始化方法取决于你的具体需求：是需要一个空容器待填充？已知固定数量的元素？希望所有元素都从某个特定值开始？要从现有数据导入？还是需要高效地转移资源？理解每种方法的“是什么”、“如何用”、“为什么选它”以及“涉及到多少”元素和开销，能够帮助你写出更清晰、更高效、更正确的 C++ 代码。
