C++入门第七篇--STL模板--vector模拟实现
前言：
有了前面的string库的介绍，在这里我就不再介绍vector库了，而是直接模拟实现了。
vector库的概念和作用：
vector库是针对于数组的数据类型的容器，它有点类似我们曾经实现过的顺序表，你完全可以按照顺序表去理解vector,针对顺序表，我们自然少不了增删查改的功能，所以接下来让我们模拟实现一下vector库。
模拟实现过程：
1.私有成员变量的设置：
在这里，我们这样设置我们的私有成员变量，由于文档中C/C++库的函数大部分是用迭代器实现的，故我们模拟的时候也使用迭代器去操作,故成员如下：
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _endofstorage;
其中_start指向顺序表开头，_finish指向顺序表的数字的结尾，而_endofstorage则控制容量，指向容量的结尾
但是我们C++中是没有所谓的iterator的，但是我们知道iterator的本质是指针，故我们对类型重命名如下：
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
2.构造函数 析构函数 拷贝构造函数：
私有成员建立好后，我们下一个便是构建基本的三个函数：构造，析构，拷贝构造。
首先是构造函数：
vector()
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
{}
这里就是常规的全让指针为空，因为我们会在调整容量的位置去为这三个成员变量赋值
析构函数：
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _finish = _endofstorage = nullptr;
}
这里需要注意的点就是：我们是需要在堆区上动态开辟空间的，故我们的析构函数是必须显式实例化的，要让析构函数释放掉我们的堆区空间。
拷贝构造函数：
vector(const vector<T>& s)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
{
for (auto& ch : s)
{
push_back(ch);
}
}
再拷贝构造这里，我使用了遍历尾插的方式，或许你会说，直接memcpy不是更好么，但是我们的顺序表不仅仅要存储内置类型，有时也要存储自定义类型，而memcpy对应的是一种浅拷贝，一旦涉及到指针的问题，就会有多次释放的危险，故我们在这里采取尾插的方式，即自定义类型会调用其赋值运算符重载，内置类型则直接赋值，这样就很好的避免了多次释放的问题。
3.赋值运算符重载：
void swap( vector<T>& tmp)
{
std::swap(_start, tmp._start);
std::swap(_finish, tmp._finish);
std::swap(_endofstorage, tmp._endofstorage);
}
vector<T>& operator=( vector<T> tmp)
{
swap(tmp);
return *this;
}
我在这里采取的现代写法，和string一样，采用一个变量tmp来打工的方式将值转给*this,大体的写法概念不变，我这里不过多赘述了。
4.size长度 capacity容量：
size用来返回顺序表的长度，而capacity用来返回顺序表的容量
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
size_t capacity() const
{
return _endofstorage - _start;
}
5.首尾迭代器返回：
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator begin()const
{
return _start;
}
const_iterator end()const
{
return _finish;
}
在这里我们写了两个版本，一个是可读可写版本，一个是可读不可写版本，分别返回不同的迭代器
6.下标访问操作符[]重载：
其基本和我们字符串的写法区别不大：
T& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
const T& operator[](size_t pos) const
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
同样也是两个版本，可改与不可改
7.扩容！！！(本次实现的重点！)
扩容，是我们本次实现的重点，在这里牵扯到一个很关键的问题：迭代器失效。
何为迭代器失效呢？
先看下面的代码：
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
T* tmp = new T[n];
if (_start)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < size(); i++)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete _start;
}
_start = tmp;
_finish = _start + size();
_endofstorage = _start + capacirty();
}
}
这段代码就涉及到严重的迭代器失效的问题，问题出在我们的delete被销毁后，我们对应的size()和capacity()本质上指向的是之前的被销毁的数组的地址，这样我们使用函数是得不到正确的长度的，因为迭代器此时的地址是无效的，这便是我们所谓的迭代器失效，你可以看这张图理解：
所以，我们可以这样去修改程序：
void reserve(size_t n)
{
size_t sz = size();
if (n > capacity())
{
T* tmp = new T[n];
if (_start)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < size(); i++)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete _start;
}
_start = tmp;
_finish = _start + sz;
_endofstorage = _start + n;
}
}
即先用一个变量将长度存储起来，而不是再用失效的迭代器返回长度和容量，在这里就是sz来存储，这样，我们就不会出现我们的长度是错误的问题了。
7.改变数组长度：
void resize(size_t n, const T& x = T())//改变数组长度
{ //注意,内置类型是可以调用构造函数的，在模板这个章节是支持的，在这里别忘了加一个const，因为我们的缺省值是常量，不加const引用权限会放大
if (n <= capacity())
{
_finish = _start + n;
}
else
{
reserve(n);
//剩下来填数据：
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = x;
_finish++;
}
}
}
解决了扩容问题，我们其他的都很好解决了，这里也是一样，我们考虑两种情况即可，但是注意依旧用赋值不要用memcpy，因为涉及到浅拷贝的问题。
8.尾插 尾删：
尾插：
void push_back(const T& x) //尾插
{
if (_finish == _endofstorage)
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());
}
*_finish = x;
_finish++;
}
尾删：
void push_pop()
{
_finish--;
}
没什么好说的，顺手就应该写出来。
9.任意插 任意删：
任意删：
iterator& erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
iterator cur = pos + 1;
while (cur < _finish)
{
*(cur - 1) = *cur;
cur++;
}
_finish--;
return pos;
}
任意删的思路和我们顺序表的任意删差不多，直接覆盖即可，强调一下别忘了对我们传入的迭代器进行检验就好。
但是任意删有一个细节就是，我们会涉及到迭代器失效的问题，即这个位置被删除后再想针对这个位置删除就是出现问题，所以我们返回pos，即删除后的下一个位置的指针，这样就可以一直删，不会删除一次就失效了。
任意插：
void insert(iterator pos, const T& x)//任意插
{
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);//这里可以等于,方便尾插
if (_finish == _endofstorage)
{
size_t range = pos - _start;//在这里先存储一个长度变量方便后续迭代器失效时重新指定位置
reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());
pos = _start + range;//由于扩容之后pos失效，那样的话pos不在新数组上，故我们要存储一个整型，方便扩容之后把pos重新带到新数组上来,别忘了任意插也存在扩容后迭代器失效的问题，我们的pos也会停留在之前的数组上被销毁之后就丢失了，要重新给到新的数组上
}
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)//这里要等于，保证其能在pos的位置之前插而不是正好插入pos位置
{
*(end + 1) = *end;
end--;
}
*pos = x;
_finish++;
}
在任意插这里，我们需要注意一个扩容的问题，凡是涉及到扩容和删除的问题，当我们使用迭代器去操作的时候，就要最好看一看是否涉及到迭代器失效的问题，在任意删这里就涉及到了，po针对的是被删除的数组的地址，但我们扩容后，pos的原位置直接失效了，故我们需要在扩容后调整pos到新数组的对应位置上，即：
if (_finish == _endofstorage)
{
size_t range = pos - _start;//在这里先存储一个长度变量方便后续迭代器失效时重新指定位置
reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());
pos = _start + range;//由于扩容之后pos失效，那样的话pos不在新数组上，故我们要存储一个整型，方便扩容之后把pos重新带到新数组上来,别忘了任意插也存在扩容后迭代器失效的问题，我们的pos也会停留在之前的数组上被销毁之后就丢失了，要重新给到新的数组上
}
然后一个常规的插入pos即可，这里最关键的便是针对迭代器失效我们应该如何处理。
总结：
以上便是我们vector模拟实现的全部内容，和string一样，我们模拟实现vector最关键的目的是学会一些思路，以及熟练的去使用vector，这是最关键的。
补充一句，WBG加油！！！！