C++初阶 —— vector类
目录
一，vector介绍
二，vector使用
构造函数
vector iterator使用
vector空间增长问题
vector增删查改
vector迭代器失效问题
三，vector深度剖析及模拟实现
一，vector介绍
- vector表示可变大小数组的序列容器；
- vector也采用连续空间来存储元素，类似数组；即可使用下标对vector的元素进行访问，和数组一样高效；但有不像数组，其大小是可以动态变动的，且大小会被容器自动处理；
- 本质上，vector是使用动态数组来存储元素；当新元素插入时，数组需要被重新分配大小，以增加存储空间；其原理为，分配一个新数组，将全部元素移到新数组；就时间而言，这是一个相对代价高的任务，因为每一个新元素加入，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更大；不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和分配；但无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入元素时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；
- 与其他动态序列容器相比，vector在访问元素时更加高效，在末尾添加和删除元素时相对高效；对于其他不在末尾的删除和插入，效率较低；比起lists和forward_lists统一的迭代器和引用更好；
二，vector使用
构造函数
- vector()，无参构造；
- vector(size_type n, const value_type& val=value_type())，构造并初始化n个val；
- vector(const vector& x)，拷贝构造；
- vector(inputlterator first, inputiterator last)，使用迭代器进行初始化；
int main()
{
vector v1; //默认无参构造
vector v2(4, 10); //填充构造
vector v3(v2); //拷贝构造
vector v4(v3.begin(), v3.end()); //迭代器初始化，数据类型要匹配
return 0;
} vector iterator使用
- begin+end，获取第一个数据位置的iterator/const_iterator，获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator；
- rbegin+rend，获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据的前一个位置的reverse_iterator；
int main()
{
vector v(4, 10); //填充构造
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
cout << v[i] << " ";
}
cout << endl;
vector::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
for (auto i : v)
{
cout << i << " ";
}
return 0;
} vector空间增长问题
- size，获取数据个数；
- capacity，获取容量大小；
- resize，改变vector的size；
- reserve，改变vector的capacity；
- empty，判断是否为空；
int main()
{
vector v(4, 10);
cout << v.size() << " " << v.capacity() << endl;
cout << endl;
v.reserve(10);
cout << v.size() << " " << v.capacity() << endl;
cout << endl;
v.resize(20);
cout << v.size() << " " << v.capacity() << endl;
cout << endl;
cout << v.empty() << endl;
return 0;
} vector增删查改
- push_back，尾插；
- pop_back，尾删；
- find，查找(算法模块实现，不是vector的成员接口)；
- insert，在pos位置插入val；
- erase，删除pos位置的数据；
- swap，交换两vector的数据空间；
- operator[]，访问，像数组一样；
int main()
{
vector v(4, 10);
vector v2(2, 3);
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.pop_back();
v.insert(v.begin(), 1);
v.insert(v.begin(), 5, 2);
v.erase(v.begin());
v.erase(v.begin(), v.begin() + 5);
v.swap(v2);
swap(v, v2);
find(v.begin(), v.end(), 2); //算法模块实现的，返回迭代器
sort(v.begin(), v.end());
return 0;
} 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，其底层实际是指针，或是对指针进行了封装；如vector的迭代器就是原生指针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，而使用一块已经被释放的空间，程序会崩溃；
可能导致迭代器失效的操作：
- 会引起底层空间改变的操作，都有可能使迭代器失效，如resize、reserve、insert、assign、push_back等；
- 指定位置元素删除操作erase；
注：在使用前，对迭代器重新赋值即可解决迭代器失效的问题；
int main()
{
vector v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
auto pos = find(v.begin(), v.end(), 2);
if (pos != v.end())
{
v.insert(pos, 20);
//或 v.erase(pos);
}
//insert导致增容，pos任指向原释放的位置，迫使失效
//即使没有增容，依然认为迫使失效，因为意义改变了，不在指向原来的值
//但g++没有报错，检查环境不一样
//失效后，不要*pos访问，会出问题；
cout << *pos << endl;
*pos = 10;
return 0;
} 三，vector深度剖析及模拟实现
namespace myvector
{
template
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
iterator begin() { return _start; }
iterator end() { return _finish; }
const_iterator begin()const { return _start; }
const_iterator end()const { return _finish; }
public:
vector()
:_start(nullptr)
,_finish(nullptr)
,_endofstorage(nullptr)
{}
//InputIterator表示不仅限于iterator
template
vector(InputIterator first, InputIterator last)
: _start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
//传统写法1
//vector(const vector& v) //或vector(const vector& v)
//{
// _start = new T[v.capacity()];
// memcpy(_start, v._start, sizeof(T) * v.size());
// _finish = _start + v.size();
// _endofstorage = _start + v.capacity();
//}
//传统写法2(推荐)
//vector(const vector& v)
// :_start(nullptr)
// , _finish(nullptr)
// , _endofstorage(nullptr)
//{
// reserve(v.capacity());
// for (const auto e : v)
// {
// push_back(e);
// }
//}
//现代写法
vector(const vector& v)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
{
vector tmp(v.begin(), v.end());
swap(tmp);
}
//传统写法
//vector& operator=(const vector& v)
//{
// if (this != &v)
// {
// delete[] _start;
// _start = _finish = _endofstorage = nullptr;
// reserve(v.capacity());
// for (const auto e : v)
// {
// push_back(e);
// }
// }
// return *this;
//}
//现代写法
vector& operator=(vector v)
{
swap(v);
return *this;
}
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _finish = _endofstorage = nullptr;
}
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
size_t sz = size();
T* tmp = new T[n];
memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);
_start = tmp;
_finish = _start + sz;
_endofstorage = _start + n;
}
}
void resize(size_t n, const T& val = T())
{
if (n <= size())
{
_finish = _start + n;
}
else
{
if (n > capacity())
reserve(n);
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = val;
++_finish;
}
}
}
T& operator[](size_t i)
{
assert(i < size());
return _start[i];
}
const T& operator[](size_t i) const
{
assert(i < size());
return _start[i];
}
void push_back(const T& x)
{
//if (_finish == _endofstorage)
//{
// size_t newcapacity = capacity() ? capacity() * 2 : 4;
// reserve(newcapacity);
//}
//*_finish = x;
//++_finish;
insert(end(), x);
}
void pop_back()
{
//assert(_finish != _start);
//--_finish;
erase(--end());
}
iterator insert(iterator pos, const T& val)
{
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
if (_finish == _endofstorage)
{
size_t len = pos - _start;
size_t newcapacity = capacity() ? capacity() * 2 : 4;
reserve(newcapacity);
pos = _start + len;
}
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)
{
*(end + 1) = *end;
--end;
}
*pos = val;
++_finish;
return pos;
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start && pos < _finish);
iterator it = pos + 1;
while (it != _finish)
{
*(it - 1) = *it;
++it;
}
--_finish;
return pos;
}
void swap(vector& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
}
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
size_t capacity() const
{
return _endofstorage - _start;
}
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _endofstorage;
};
}