C++---vector模拟实现
通过模拟实现不是为了造出来更好的，而是去更深层次的学习。
vector模拟实现
- 1. 底层实现
- 2. 模拟实现的完整代码
- 3. vector模拟实现的注意点
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- 3.1 vector介绍
- 3.2 vector空间增长问题
- 3.3 vector迭代器失效问题
- 3.4 使用memcpy拷贝问题
1. 底层实现
在STL源码中，vector类维护有三个迭代器（三个类型指针）start， finish， end_of_storage， 分别代表头， 尾（实际使用的）， vector 存储尾部（占用的，通常大于实际使用）。
2. 模拟实现的完整代码
#pragma once
#include3. vector模拟实现的注意点
3.1 vector介绍
- vector是表示可变大小数组的序列容器。
- 就像数组一样，vector也采用的连续存储空间来存储元素。也就是意味着可以采用下标对vector的元素进行访问，和数组一样高效。但是又不像数组，它的大小是可以动态改变的，而且它的大小会被容器自动处理。
- 本质讲，vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组需要被重新分配大小为了增加存储空间。其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是一个相对代价高的任务，因为每当一个新的元素加入到容器的时候，vector并不会每次都重新分配大小。
- vector分配空间策略：vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，因为存储空间比实际需要的存储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。但是无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入一个元素的时候是在常数时间的复杂度完成的。
- 因此，vector占用了更多的存储空间，为了获得管理存储空间的能力，并且以一种有效的方式动态增长。
- 与其它动态序列容器相比（deques, lists and forward_lists）， vector在访问元素的时候更加高效，在末尾添加和删除元素相对高效。对于其它不在末尾的删除和插入操作，效率更低。比起lists和forward_lists统一的迭代器和引用更好。
3.2 vector空间增长问题
- capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现，vs下capacity是按1.5倍增长的，g++是按2倍增长的。不要固化的认为，顺序表增容都是2倍，具体增长多少是根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。
- reserve只负责开辟空间，如果确定知道需要用多少空间，reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问题。
- resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。
3.3 vector迭代器失效问题
迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对指针进行了封装，比如：vector的迭代器就是原生态指针T*。因此迭代器失效，实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器，程序可能会崩溃)。
对于vector可能会导致其迭代器失效的操作有：
- 会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效，比如：resize、reserve、insert、assign、push_back等。
- 指定位置元素的删除操作–erase erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前搬移，没有导致底层空间的改变，理论上讲迭代器不应该会失效，但是：如果pos刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end的位置，而end位置是没有元素的，那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素时，vs就认为该位置迭代器失效了。
迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。
//这两个接口有可能会造成迭代器失效的问题
//但是在官方的stl中其实是解决了这个问题，通过的采用返回值的方式,
//返回的新插入数据位置的迭代器，接收可以解决迭代器失效的问题
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
size_t posi = pos - _start;
//只要增容，那么pos迭代器必定失效
check_capacity();
//所以也不管他到底会不会失效的问题了，直接重新把pos的位置给一下
pos = _start + posi;
//必须要倒着挪动，不然会导致数据的覆盖
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)
{
*(end + 1) = *end;
--end;
}
*pos = x;
++_finish;
return pos;
}
iterator earse(iterator pos)
{
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
iterator it = pos + 1;
while (it != _finish)
{
*(it - 1) = *it;
++it;
}
--_finish;
return pos;
}
3.4 使用memcpy拷贝问题
这里其实还是有问题的，就在这个memcpy处。如果你的T是一个string类，那么增容你重新开辟空间，里面的每一个string类都会调用自己的构造函数，但是你的memcpy只是进行简单的值拷贝，把原先的地址拷贝过来，此时你新开辟的string类里面的成员变量_str指向的就是你原来的string类成员变量_str的位置，最可怕的就是下一步，会delete原来的空间，此时就会调用析构函数，那么你的_str所开的空间就会被释放，然后才会free掉整个vector所开辟的空间，此时就会发现你现在那个新开辟的空间里面的string类里面的成员变量_str是一个野指针了。所以为了解决这个问题需要深拷贝.在STL中这里有一个类型萃取，如果识别到是一个内置类型那么就会调用memcpy，如果识别是一个自定义类型则会调用for和operator=
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
size_t sz = size();
T* tmp = new T[n];
//内置类型
//memcpy(tmp, _start, sizeof(T)*size());
//自定义类型 for + operator=
for(size_t i = 0;i < sz;++i)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
_start = tmp;//此时把新空间的头尾等都要给他
//如果你不把_finish和_endofstorage给他，那么他们两个就会成为野指针
_finish = _start + sz; //这里是因为_start是新的，但是_finish是原来的，此时一减再加上_start就变为0了，
//所以需要保留原来的size()大小
_endofstorage = _start + n;
}
}
结论：如果对象中涉及到资源管理时，千万不能使用memcpy进行对象之间的拷贝，因为memcpy是浅拷贝，否则可能会引起内存泄漏甚至程序崩溃。