C++：“vector<int>::size_type 变量”——以这种方式声明的意义何在？

Question

我认为这是一个非常基本的问题，但我无法弄清楚。

我习惯于在 C++ 中使用数组，但我现在开始学习向量。 我正在编写测试代码，遇到了一个问题。

首先，这是我制作的代码：

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

int main(){
  vector<double> score(10);

  for(vector<double>::size_type i=0;i<20;i++) {
    cout<<"Enter marks for student #"<<i+1<<":"<<flush;
    cin>>score[i];
  }

  double total = accumulate(score.begin(), score.end(),0);

  cout<<"Total score:"<<total<<endl<<"Average score:"<<total/score.size()<<flush;

  return 0;
}

在第 9 行的 for 句子中，我将 i 声明为 vector<double>::size_type 类型（因为有人告诉我这样做）。 我用 int 替换了上面所说的类型测试了代码，它工作得非常好。 为什么 vector<double>::size_type 比 int 更受欢迎？

Answer 1

size_type 保证足够大以支持最大的向量大小，vector::max_size()。 int 不是：在许多常见平台上，int 有 32 位，而 max_size() 远大于 2³¹。

如果您知道大小是（并​​且永远是）像 20 这样的小数字，那么您可以使用int 或任何其他整数类型而不是size_type。如果您要更改程序，例如从输入中读取大小，那么如果该值大于INT_MAX，则会出现可怕的错误；在使用size_type 时，它将继续为任何值工作，直到max_size()，您可以轻松地对其进行测试。

Answer 2

嵌入类型vector<double>::size_type 与各种vector 方法的返回值相关，例如.size()，因此在这种情况下优先使用匹配类型（int = 0 通常会导致符号不匹配警告）。例如

for (vector<double>::size_type i = 0; i < score.size(); ++i) { // types match
  // ...
}

for (int i = 0; i < score.size(); ++i) { // types mismatch
  // ...
}

std::vector::size_type 需要足够大以表示容器中可以包含的最大元素数，在本例中为vector<double>::max_size()。一般来说，它映射到size_t。

在您的情况下，没有明确的理由使用vector<double>::size_type（尽管从技术上讲使用size_type 会更好），因为循环从0 运行到20 并且两者都是int。因此，以下是可以的。

for (int i = 0; i < 20; ++i) { // loops 20 times
  // ...
}

补充说明：

支持基于迭代器的循环优于基于索引的循环：

for (vector<double>::iterator i = score.begin(); i != score.end(); ++i) {
  // ...
}

它没有被标记为 C++11，但如果可能的话，基于范围的 for 循环可以处理很多这样的问题。

for (double& i : score) {
  // ...
}

或者甚至使用带有 lambda 的 for_each。

Answer 3

vectorsize_type 是矢量用来进行大小比较的。如果您有一个使用 int 作为计数器并与向量的实际大小进行比较的循环，您会从编译器收到有关有符号整数与无符号整数比较的警告：

for( int i=0; i<score.size(); i++ ){  // <-- signed vs. unsigned comparisons
    // do something...
}

Answer 4

你的问题有两个。

首先，您正在写超出std::vector 末尾的内容——std::vector 有 10 个元素，而您正在写入 20 个元素。

为了解决这个问题，并遵循不要重复自己的原则，您需要按如下方式更改代码：

int main(){
  std::vector<double> score(20);

  for(std::vector<double>::size_type i=0;i<score.size();i++) {

我将vector 放大并使用它的大小来确定要写入多少。

现在，当我们尝试用int 替换那个长子句时：

int main(){
  std::vector<double> score(20);

  for(int i=0;i<score.size();i++) {

我们得到一个有符号/无符号的比较（可能）：

i<score.size()

其中score.size() 是std::vector<double>::size_type 类型的无符号值，i 是int。

编译器在这些情况下经常会给出警告，因为很容易得到无意义的结果（如果i 0，比较通常会导致负数比较大于正数！）另外，如果vector 的大小大于int 的最大值（在某些系统上，小至32767，通常至少2147483647，有时更大——这是编译器的值可以合理地为自己选择，C++ 标准没有完全指定它），循环将失败。

现在，虽然std::vector<double>::size() 的类型是std::vector<double>::size_type，但它（在我经历过的每个实现中）只是std::size_t。所以这是一种更简短的说法：

  for(std::size_t i=0;i<score.size();i++) {

（std::size_t 在 <cstddef> 中定义为旁白）。

如果你用 C++11 编程，你可以做得更好：

int i=0;
for(double& student:score) {
  std::cout<<"Enter marks for student #"<<++i<<":"<<std::flush;
  std::cin>>student;
}

这是一个基于范围的for循环，完全避免了索引问题。