vector::push_back в C++: добавление элементов в вектор

Привет! В этой статье мы рассмотрим широко используемую функцию в C++ для добавления элементов в вектор - push_back. Сначала мы кратко ознакомимся с этой функцией, а затем обсудим способы её использования. На примерах увидим, как она работает, и в конце затронем некоторые интересные моменты, связанные с ней.

Как добавить элемент в вектор в C++

Векторы в C++ - это динамические массивы, что означает возможность добавления или удаления элементов. Для добавления элементов используется функция push_back:

void push_back (const value_type& val);

• Эта функция принимает элемент типа вектора.
• Она добавляет этот элемент в конец вектора.

Самое интересное? Если в векторе не хватает места, он автоматически управляет памятью, чтобы добавить новый элемент. Удобно, не так ли?

Рассмотрим простую программу для демонстрации этого поведения:

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
  vector<int> numbers;
  cout << "Введите несколько чисел (0 чтобы остановить):" << endl;
  
  int input;
  do {
    cin >> input;
    numbers.push_back(input);
  } while(input != 0);

  cout << "Вы добавили " << numbers.size() << " чисел в вектор." << endl;
  return 0;
}

Программа позволяет вводить числа и добавлять их в вектор с использованием push_back. Ввод завершается, когда пользователь вводит 0.

Что происходит «за кулисами»?

Когда вы добавляете элементы, иногда вектору требуется больше памяти, чем было выделено изначально. В таких случаях он резервирует больший объем памяти, копирует старые элементы и добавляет новый. Этот процесс может звучать сложно, но на практике он довольно эффективен. Однако, когда происходит изменение размера, любые ссылки на элементы вектора могут стать недействительными.

Но… всегда ли это эффективно?

В большинстве случаев - да! Функция push_back разработана так, чтобы быть эффективной. Даже если иногда ей требуется выделять больше памяти, в среднем эта функция работает довольно быстро. Это то, что программисты называют “амортизированным постоянным временем”.

Тем не менее, если вы заранее знаете, сколько элементов добавите, хорошей практикой будет зарезервировать необходимое пространство с помощью функции reserve. Таким образом, вектору не придется менять размер многократно, что сделает процесс еще более эффективным.

А как насчет ошибок?

Конечно, компьютеры не безграничны. Если у вас закончится память при попытке добавить элемент, может возникнуть ошибка. Но есть хорошие новости! Векторы корректно обрабатывают такие ошибки. Если произошла ошибка и память не может быть выделена, вектор остается без изменений. Вы ничего не потеряете!

Заключение…

Функция push_back - важный инструмент в арсенале программиста C++ при работе с векторами. Она проста, эффективна и довольно безопасна. Будьте вы начинающим или опытным разработчиком, понимание нюансов этой функции безусловно пригодится. Так что в следующий раз, когда захотите добавить элемент в вектор, просто используйте push_back и продолжайте работу!

Упражнения

1. Добавление элементов в вектор с помощью push_back:
   Напишите программу на C++, которая предлагает пользователю вводить строки и добавляет их в вектор. Программа должна выводить введённые строки в обратном порядке после окончания ввода. Ввод завершается, когда пользователь вводит “стоп”.
2. Работа с памятью вектора:
   Используя функции capacity и reserve, напишите программу, которая добавляет числа от 1 до 100 в вектор. Во время добавления чисел, программа должна выводить текущую ёмкость вектора (capacity). Посмотрите, как меняется ёмкость вектора по мере добавления элементов.
3. Ссылки на элементы в векторе после push_back:
   Создайте вектор из пяти целых чисел. Сохраните ссылку на третий элемент. Затем добавьте ещё 10 элементов в вектор с помощью push_back. Проверьте, является ли сохранённая ранее ссылка недействительной, пытаясь получить доступ к элементу через эту ссылку.