C++初阶（十三）vector

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一、vector的介绍

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。

使用STL的三个境界：能用，明理，能扩展 ，那么下面学习vector，我们也是按照这个方法去学习

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二、vector的模拟实现

1、模拟实现

#include
#include
#include
using namespace std;
namespace zsc
{
	template<class T>
	class vector
	{
	public:
		typedef T* iterator;
		typedef const T* const_iterator;
		iterator begin()
		{
			return _start;
		}
		iterator end()
		{
			return _finsh;
		}
		const_iterator begin() const
		{
			return _start;
		}
		const_iterator end() const 
		{
			return _finsh;
		}
		template<class InputIterator>
		vector(InputIterator frist, InputIterator last)
		{
			while (frist != last)
			{
				push_back(frist);
				frist++;
			}
		}
		vector(size_t n, const T& val = T())
		{
			reserve(n);
			for (size_t i = 0; i < n; i++)
			{
				push_back(val);
			}
		}
		vector(int n, const T& val = T())
		{
			reserve(n);
			for (size_t i = 0; i < n; i++)
			{
				push_back(val);
			}
		}
		void swap(vector<T>& v)
		{
			std::swap(_start, v._start);
			std::swap(_finsh, v._finsh);
			std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
		}
		vector<T>& operator=(vector<T> tmp)
		{
			swap(tmp);
			return *this;
		}
		size_t size()
		{
			return _finsh - _start;
		}
		size_t capacity()
		{
			return _endofstorage - _start;
		}
		vector()
		{}
		~vector()
		{
			delete[] _start;
			_start = _finsh = _endofstorage = nullptr;
		}

		T& operator[](size_t pos)
		{
			assert(pos < size());
			return _start[pos];
		}
		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > capacity())
			{
				T* tmp = new T[n];
				size_t sz = size();
				if (_start)
				{
					for (size_t i = 0; i < sz; i++)
					{
						tmp[i] = _start[i];
					}
					delete[] _start;
				}
				_start = tmp;
				_finsh = _start + sz;
				_endofstorage = _start + n;
			}
		}
		void resize(size_t n, const T& val = T())
		{
			if (n <= size())
			{
				_finsh = _start + n;
			}
			else
			{
				reserve(n);
				while (_finsh < _start + n)
				{
					*_finsh = val;
					++_finsh;
				}
			}
		}
		void insert(iterator pos, const T& x)
		{
			assert(pos >= _start);
			assert(pos <= _finsh);
			if (_finsh == _endofstorage)
			{
				size_t len = pos - _start;
				reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
				pos = _start + len;
			}
			iterator end = _finsh - 1;
			while (end >= pos)
			{
				*(end + 1) = *(end);
				--end;
			}
			*pos = x;
			++_finsh;
		}
		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos >= _start);
			assert(pos < _finsh);
			iterator it = pos + 1;
			while (it < _finsh)
			{
				*(it - 1) = *it;
				++it;
			}
			--_finsh;
			return pos;
		}

		void push_back(const T& x)
		{
			if (_finsh == _endofstorage)
			{
				size_t sz = size();
				size_t cp = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
				T* tmp = new T[cp];
				if (_start)
				{
					memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);
					delete[] _start;
				}
				_start = tmp;
				_finsh = _start + sz;
				_endofstorage = _start + cp;
			}
			*_finsh = x;
			++_finsh;
		}


	private:
		iterator _start = nullptr;
		iterator _finsh = nullptr;
		iterator _endofstorage = nullptr;
	};

	void test1()
	{
		vector<int> v;
		v.push_back(1);
		v.push_back(2);
		v.push_back(3);
		v.push_back(4);
		v.push_back(5);
		v.push_back(6);
		cout << "push_back and pop_back :";
		for (auto i : v)
			cout << i << " ";
		cout << endl;
		v.insert(v.begin() + 2, 30);
		cout << "insert:";
		for (auto x : v)
			cout << x << " ";
		cout << endl;
		v.erase(v.end() - 1);
		cout << "erase:";
		for (auto x : v)
			cout << x << " ";
		cout << endl;
		v.reserve(20);
		cout << "reserve(20): size:" << v.size() << " capacity:" << v.capacity() << endl;
		v.resize(100);
		cout << "resize(100): size:" << v.size() << " capacity:" << v.capacity() << endl;
	}
}

int main()
{
	zsc::test1();
	return 0;
}

2、测试结果

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