STL---vector
目录
1.vector的介绍及使用
2.vector接口说明及模拟实现
2.1vector定义
2.2vector迭代器的使用
2.3vector容量
2.4vector增删查改
3迭代器失效
4.使用memcpy拷贝
5.模拟实现
1.vector的介绍及使用
vector的文档介绍
1. vector是表示可变大小数组的序列容器。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 与其它动态序列容器相比（deque, list and forward_list）， 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list和forward_list统一的迭代器和引用更好
2.vector接口说明及模拟实现
vector底层其实是使用了三个指针来实现的。
2.1vector定义
vector()
{
}
vector(size_t n, const T& value = T())
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(value);
}
}
vector(int n, const T& value = T())
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(value);
}
}
vector(const vector& v)
{
reserve(v.capacity());
for (auto& e : v)
{
push_back(e);
}
}
template
vector(Inputiterator first, Inputiterator last)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
} 2.2vector迭代器的使用
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator begin() const
{
return _start;
}
const_iterator end() const
{
return _finish;
}2.3vector容量
1.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。
2.resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
size_t capacity() const
{
return _endOfStorage - _start;
}
bool empty() const
{
return _start == _finish;
}
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
T* temp = new T[n];
size_t len = size();
if (_start)
{
//memcpy(temp, _start, sizeof(T) * len);
//memcpy是浅拷贝，string扩容时和原_start指向的同一片空间
//析构时会重复释放
for (size_t i = 0; i < len; i++)
{
temp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
}
_start = temp;
_finish = _start + len;
_endOfStorage = _start + n;
}
}
void resize(size_t n, const T& value = T())
{
if (n > size())
{
reserve(n);
iterator end = _start + n;
while (_finish != end)
{
*_finish = value;
++_finish;
}
}
_finish = _start + n;
}2.4vector增删查改
void push_back(const T& x)
{
insert(end(), x);
/*if (_endOfStorage == _finish)
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
}
*_finish = x;
++_finish;*/
}
void pop_back()
{
assert(empty());
--_finish;
}
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
if (_endOfStorage == _finish)
{
size_t len = pos - _start;
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
pos = _start + len;
}
iterator it = _finish;
while (it != pos)
{
*it = *(it - 1);
--it;
}
*it = x;
++_finish;
return pos + 1;
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
iterator it = pos;
while (it != _finish - 1)
{
*it = *(it + 1);
++it;
}
--_finish;
return pos;
}
void swap(vector& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);
}
T& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
const T& operator[](size_t pos) const
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
} 3迭代器失效
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。
#include
using namespace std;
#include
int main()
{
vector v{ 1,2,3,4,5,6 };
auto it = v.begin();
// 将有效元素个数增加到100个，多出的位置使用8填充，操作期间底层会扩容
// v.resize(100, 8);
// reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数，操作期间可能会引起底层容量改变
// v.reserve(100);
// 插入元素期间，可能会引起扩容，而导致原空间被释放
// v.insert(v.begin(), 0);
// v.push_back(8);
// 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变
v.assign(100, 8);
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
return 0;
} 出错原因：以上操作，都有可能会导致vector扩容，也就是说vector底层原理旧空间被释放掉，而在打印时，it还使用的是释放之间的旧空间，在对it迭代器操作时，实际操作的是一块已经被释放的空间，而引起代码运行时崩溃。
解决方式：在以上操作完成之后，如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，只需给it重新赋值即可。
2.指定位置元素的删除操作--erase
#include
using namespace std;
#include
int main()
{
int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
vector v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
// 使用find查找3所在位置的iterator
vector::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
// 删除pos位置的数据，导致pos迭代器失效。
v.erase(pos);
cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问
return 0;
} 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
using namespace std;
#include
int main()
{
vector v{ 1, 2, 3, 4 };
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
v.erase(it);
++it;
}
return 0;
}
int main()
{
vector v{ 1, 2, 3, 4 };
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
it = v.erase(it);
else
++it;
}
return 0;
} 第二个main函数才是正确的，也是解决迭代器失效问题的方法，erase函数会返回删除位置的下一个，接受返回值就可以避免迭代器失效。
4.使用memcpy拷贝
在模拟实现reserve函数的过程中，如果使用了memcpy函数会发生什么
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
T* temp = new T[n];
size_t len = size();
if (_start)
{
memcpy(temp, _start, sizeof(T) * len);
delete[] _start;
}
_start = temp;
_finish = _start + len;
_endOfStorage = _start + n;
}
}
只插入4个数据的时候没有问题。
如果再插入一个（扩容）就会出错。
我们会发现运行完delete之后就把原来的数据删除了。其实就是memcpy埋下的坑。
调用memcpy其实是一个浅拷贝，一个字节一个字节的拷贝，其实拷贝的只是指针，并没有重新开辟空间。
当我们调用delete的时候，就会把原来的空间释放掉，把原来的空间置为随机值。
解决方法也很简单，就是我们自己拷贝。
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
T* temp = new T[n];
size_t len = size();
if (_start)
{
for(size_t i = 0; i < len; i++)
{
temp[i] = _start[i];
//string拷贝是深拷贝
}
delete[] _start;
}
_start = temp;
_finish = _start + len;
_endOfStorage = _start + n;
}
}
5.模拟实现
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;
}
vector()
{
}
vector(size_t n, const T& value = T())
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(value);
}
}
vector(int n, const T& value = T())
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(value);
}
}
template
vector(Inputiterator first, Inputiterator last)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
void swap(vector& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);
}
vector(const vector& v)
{
reserve(v.capacity());
for (auto& e : v)
{
push_back(e);
}
}
vector& operator=(vector tmp)
{
swap(tmp);
return *this;
}
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _finish = _endOfStorage = nullptr;
}
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
T* temp = new T[n];
size_t len = size();
if (_start)
{
//memcpy(temp, _start, sizeof(T) * len);
memcpy是浅拷贝，string扩容时和原_start指向的同一片空间
析构时会重复释放
for (size_t i = 0; i < len; i++)
{
temp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
}
_start = temp;
_finish = _start + len;
_endOfStorage = _start + n;
}
}
void resize(size_t n, const T& value = T())
{
if (n > size())
{
reserve(n);
iterator end = _start + n;
while (_finish != end)
{
*_finish = value;
++_finish;
}
}
_finish = _start + n;
}
void push_back(const T& x)
{
insert(end(), x);
/*if (_endOfStorage == _finish)
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
}
*_finish = x;
++_finish;*/
}
void pop_back()
{
assert(empty());
--_finish;
}
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
if (_endOfStorage == _finish)
{
size_t len = pos - _start;
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
pos = _start + len;
}
iterator it = _finish;
while (it != pos)
{
*it = *(it - 1);
--it;
}
*it = x;
++_finish;
return pos + 1;
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
iterator it = pos;
while (it != _finish - 1)
{
*it = *(it + 1);
++it;
}
--_finish;
return pos;
}
T& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
const T& operator[](size_t pos) const
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
size_t capacity() const
{
return _endOfStorage - _start;
}
bool empty() const
{
return _start == _finish;
}
private:
iterator _start = nullptr;
iterator _finish = nullptr;
iterator _endOfStorage = nullptr;
};