模拟实现vector超详解（C++）
各位小伙伴们，大家好！我是bug。今天我们来谈谈vector的相关内容：
（代码可能会有一点问题，请各位老铁指正 ）
文章目录
- 一、vector的概念
- 二、vector的用法
-
- （1）vector对象的创建
- （2）vector的遍历
- （3）vector的reserve和resize
- （4）迭代器失效问题****
- 三、vector的模拟实现
一、vector的概念
Vector： vector是C++标准模板库中的部分内容。它是动态增长的对象数组，它是一个多功能的，能够操作多种数据结构和算法的模板类和函数库。
二、vector的用法
vector的常用接口：
| construct（构造函数） | 用法 |
|---|---|
| vector() | 无参构造函数 |
| vector（size_type n, const value_type& val = value_type()） | 构造初始化n个val |
| vector (const vector& x); | 拷贝构造 |
| vector (InputIterator first, InputIterator last); | 迭代器初始化构造 |
| 遍历操作 | 用法 |
|---|---|
| operator[] | 数组 |
| begin | 获取第一个数据位置的iterator/const_iterator |
| end | 获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator |
| rbegin | 获取最后一个数据位置的reverse_iterator |
| rend | 获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator |
| 操作空间/容量 | 用法 |
|---|---|
| size | 获取数据个数 |
| capacity | 获取容量大小 |
| empty | 判断是否为空 |
| resize | 改变vector的size |
| reserve | 改变vector的capacity |
| 修改操作 | 用法 |
|---|---|
| push_back | 尾插 |
| pop_back | 尾删 |
| insert | 在position之前插入数据 |
| erase | 删除position位置的数据 |
| swap | 交换两个vector的数据空间 |
（1）vector对象的创建
vector创建对象的方式有很多，比如：
使用默认构造函数
使用带参构造函数
使用拷贝构造函数
使用赋值运算符重载
使用迭代器区间进行构造
创建匿名对象
代码⬇️ ⬇️：
//有参数构造
vector<int> v1(5, 4);
//无参数构造
vector<int> v2;
//拷贝构造
vector<int> v3(v1);
//迭代器区间进行构造
vector<int> v4(v1.begin(), v1.end());
//赋值运算符重载
vector<int> v5 = v1;
//匿名对象
vector<int>();
（2）vector的遍历
string有三种遍历的方式：
通过[]的重载像数组一样遍历。
通过迭代器进行遍历。
通过范围for进行的遍历
代码⬇️ ⬇️：
//遍历,和string类似，这里就不详细演示了
vector<int> v(4, 5);
//[]重载
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
cout << v[i] << " ";
}
cout << endl;
//迭代器
vector<int>::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
//范围for
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
注意❗️ ❗️
（1）[]的重载有const和非const版本的。
（2）迭代器有const和非const版本的，C98中直接将begin、end进行重载。在C11中为了区别const和非const迭代器，引入了cbegin和cend。（和begin、end的const版本就名字不同）
（3）范围for的本质是迭代器，程序运行过程中，编译器会把范围for替换成迭代器进行操作。同时范围for是通过赋值的方式进行遍历（将数据赋给变量），如果要修改，就要使用引用。
（3）vector的reserve和resize
测试代码⬇️ ⬇️：
vector<int> v(4, 5);
//打印容量
cout << v.capacity() << endl;
v.reserve(3);
cout << v.capacity() << endl;
v.reserve(8);
cout << v.capacity() << endl;
//只能扩容，和string一样
v.resize(2);
//打印容量
cout << v.capacity() << endl;
//遍历
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
v.resize(12, 0);
//要重新对it赋值，因为扩容之后迭代器begin发生了改变
//这里的begin是原生指针
it = v.begin();
//打印容量
cout << v.capacity() << endl;
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
（4）迭代器失效问题****
迭代器失效有两种情况：
1.、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。
2、erase删除数据
解决方法：对it重新赋值。
这里我们来仔细谈谈迭代器失效：
在vector的类中，我们并没有实现find函数，我们使用的是算法里面的查找函数，当我们使用insert进行插入、或者使用erase删除等操作时，都需要找到数据的位置然后进行相应的操作。
但是会有这几种情况发生：
（1）使用insert等接口时，底层空间发生了改变。
从底层的角度我们不难发现，以扩容为例，过程大致分为这么几个步骤：
使用新容量开辟一块新空间
将原有空间的数据拷贝到新空间中
释放_start指向的原有空间
将新空间的指针赋给_start
这个时候我们之前使用的find函数返回的指针仍然指向之前的那片空间(被释放掉了)，即这个指针就是野指针了。
在vector中，为了解决这个问题，采取了返回iterator的方式。即通过insert返回新的指针，指向之前查找的那个数字。
（2）使用erase时，我们要进行连续删除。
举个栗子：删除vector对象中所存储的奇数：
这个代码有什么问题吗？⬇️ ⬇️（vs上编不过）
#include如图分析：
在上图这情况下，结果看起来是没有什么问题，但是如果是下面这种呢？
即每次删除一个奇数数据后，会跳过一个数据同时判断下一个数据是否是奇数。当发生极端情况，即最后一个数据是奇数,被删除后，it发生了自增操作，就会直接越过end，然后不断的循环越界。（迭代器就失效了）
所以为了避免这种情况，我们同样采用了返回iterator的形式，通过返回一个修正值来避免迭代器失效。
代码⬇️ ⬇️：
#include总结：解决迭代器失效的方法就是重新对it进行赋值操作。
三、vector的模拟实现
这里我们来实现一个简易的vector⬇️ ⬇️：
typedef _Tp* iterator;
typedef const _Tp* const_iterator;
//构造函数
vector()
vector(size_t n, const _Tp& val = _Tp())
vector(const vector& v1)
vector(InputIterator start, InputIterator finish)
void swap(vector& v)
vector& operator=(const vector& v1)
//遍历操作
_Tp& operator[](size_t i)
const _Tp& operator[](size_t i)const
iterator begin() const
iterator end() const
const_iterator cbegin()const
const_iterator cend()const
//扩容操作
void reserve(size_t n)
void resize(size_t n, _Tp val = _Tp())
//增删操作
void push_back(const _Tp& t)
void pop_back(size_t n)
iterator insert(iterator pos, const _Tp& val)
iterator insert(iterator pos, size_t n, const _Tp& val)
iterator erase(iterator pos)
iterator erase(iterator start, iterator finish)
//其他
void clear()
bool empty()
完整代码⬇️ ⬇️：
#include();
for (auto e : v5)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
void Test2()//erase
{
lz::vector<int> v(3, 5);
auto it1 = std::find(v.begin(), v.end(), 5);
while (it1 != v.end())
{
it1 = v.erase(it1);
it1++;
}
auto it2 = v.begin();
while (it2 != v.end())
{
cout << *it2 << " ";
it2++;
}
cout << endl;
}
void Test3()//push_back+insert
{
lz::vector<int> v1;
lz::vector<int> v2(3, 1);
v1.push_back(4);
v1.push_back(5);
v1.push_back(6);
v1.push_back(7);
//打印容量
cout << "capacity = " << v1.capacity() << endl;
auto it = v1.begin();
while (it != v1.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
auto tmp1 = std::find(v1.begin(), v1.end(), 4);
tmp1 = v1.insert(tmp1, 1);
//打印容量
cout << "capacity = "<< v1.capacity() << endl;
v1.insert(tmp1, 2);
it = v1.begin();
while (it != v1.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
}
void Test4()//reserve+resize
{
lz::vector<int> v1(3, 5);
v1.reserve(3);
cout << "capacity = " << v1.capacity() << endl;
v1.reserve(8);
cout << "capacity = " << v1.capacity() << endl;
v1.resize(4);//默认初始值
cout << "capacity = " << v1.capacity() << endl;//容量不变
auto it = v1.begin();
while (it != v1.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
v1.resize(20, 9);
cout << "capacity = " << v1.capacity() << endl;
it = v1.begin();//对it进行重新赋值
while (it != v1.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
}
void Test5()//clear+empty
{
lz::vector<int> v;
//判空
cout << v.empty() << endl;
//插入数据
v.push_back(4);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
v.clear();
//容量不变
cout << "capacity = " << v.capacity() << endl;
//清除数据后，不打印
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
int main()
{
Test5();
return 0;
}
今天的内容到这里就结束了，希望各位小伙伴能够从中有所收获，我们下期再见！
