vector的学习和模拟

vector是表示可变大小数组的序列容器。vector就像数组一样，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。手册：https://cplusplus.com/reference/vector/vector/rbegin/

构造函数

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 
#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;void test_vector1()
{vector<int> v1;  // 创建一个vector对象，v1;类型为vector<int>v1.push_back(1); // 尾插v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);vector<int> v2(v1);  // 拷贝构造vector<int> v3;v3 = v2;             // 赋值for (size_t i = 0;i < v1.size();i++) // 下标访问{cout << v1[i] << " ";}cout << endl; for (size_t i = 0;i < v2.size();i++){cout << v2[i] << " ";}cout << endl;for (size_t i = 0;i < v3.size();i++){cout << v3[i] << " ";}cout << endl;
}

三种访问元素的方式

void test_vector2()
{vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);// 三种遍历  1、operator[]for (size_t i = 0;i < v1.size();i++){cout << v1[i] << " ";}cout << endl;// 修改内容for (size_t i = 0;i < v1.size();i++){v1[i] *= 2;}// 2、迭代器vector<int>::iterator it = v1.begin();while (it != v1.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;// 3、范围forfor (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;
}

迭代器：

1、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

2、获取最后一个数据位置的reverse_iterator/const_reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置的 reverse_iterator/const_reverse_iterator

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。 resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。和string类类似。

void test_vector3()
{vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);v1.push_back(5);for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;cout << v1.size() << endl;cout << v1.capacity() << endl;cout << v1.empty() << endl;v1.reserve(10);               // 将capacity增大至10，size不变cout << v1.size() << endl;cout << v1.capacity() << endl;v1.resize(15);               // 将size增大至15，新开的空间，用0初始化，capacity也会相应增大cout << v1.size() << endl;cout << v1.capacity() << endl;for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;
}

增删查改，和string不一样vector没有find接口，这个接口时algorithm库提供的。

void test_vector4()
{vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);v1.push_back(5);for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;/*v1.pop_back();v1.pop_back();for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;v1.insert(v1.begin(), 0);  // 在第一个位置插入0for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;*/v1.insert(v1.begin()+v1.size(), 6); // 在末尾插入6for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;v1.erase(v1.begin(), v1.begin()+2); // 删除前2个数据for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;// find不是vector的成员函数，是algorithm的模板函数，需要包含头文件：algorithmvector<int>::iterator pos = find(v1.begin(), v1.end(),5); //在【fist，last)区间找，找到了返回该元素个迭代器if (pos != v1.end())   // 如果找不到会返回v1.end(){cout << *pos << endl;v1.erase(pos);  // 删除5}for (auto e : v1){cout << e << " ";}
}void test_vector5()
{vector<int> v1;v1.push_back(12);v1.push_back(2);v1.push_back(32);v1.push_back(24);v1.push_back(15);for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;sort(v1.begin(), v1.end()); // 排序，不是vector的成员函数，是algorithm的模板函数，需要包含头文件：algorithmfor (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;
}

迭代器失效问题：

实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器， 程序可能会崩溃)。

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 <iostream>
using namespace std;
#include <vector>int main()
{vector<int> 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);
while(it != v.end()) // 报错；解决办法是在遍历之前it = v.begin();{cout<< *it << " " ;++it;}cout<<endl;return 0;
}

指定位置元素的删除操作--erase

void test_vector4()
{vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);v1.push_back(5);for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;auto it = v1.begin();/*while (it != v1.end()) // 错误删除，迭代器失效，删除2之后数据往前挪了，迭代器变为 “悬空” 状态。{if (*it % 2 == 0)v1.erase(it); // erase返回值是删除元素的下一个元素的迭代器elseit++;}*///while (it != v1.end())  // {if (*it % 2 == 0)it=v1.erase(it);elseit++;}for (auto e : v1){cout << e << " ";}cout << endl;
}

与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效；迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。

vector简单模拟实现

假如如上有一个数组，使用3个指针来描述，数组的起始地址和有效数据的下一位置和有效空间的下一个位置。

那么构造函数为：

vector():_start(nullptr), _finish(nullptr), _endofstorage(nullptr){}~vector() // 析构
{if(_star){delete[] _start;_start = _finish = _endofstorage = nullptr;}}

拷贝构造

        // 拷贝构造1//vector(const vector<T>& v)//{//	_start = new T[v.capacity()];//	_finish = _start;//	_endofstorage = _start + v.capacity();//	for (size_t i = 0;i < v.size();i++)//	{//		*_finish = v[i];//		++_finish;//	}//}// 拷贝构造2--简洁版vector(const vector<T>& v):_start(nullptr), _finish(nullptr), _endofstorage(nullptr){reserve(v.capacity());for (const auto& e : v){push_back(e);}}

赋值operator=

        // v1=v3;--1vector<T>& operator=(const vector<T>& v){if (this != &v){delete[] _start;_start = new T[v.capacity];memcpy(_start, v._start, sizeof(T) * v.size());}return *this;}//// v1=v3;--2--这里会有三次赋值的时候有三次深拷贝，消耗很大（在algorithm的swap内部有三次深拷贝）//vector<T>& operator=( vector<T> v)//{//	swap(_start, v._start);//	swap(_finish, v._finish);//	swap(_endofstorage, v._endofstorage);//	return *this;//}//// v1=v3;--3//vector<T>& operator=(vector<T> v)  // v是v3的拷贝构造的临时容器拿去和v2交换，函数调用结束时调用v的析构函数释放v//{//	Swap(v);//	return *this;//}//void Swpa(vector<T>& v)//{//	swap(_start, v._start);//	swap(_start, v._finish);//	swap(_start, v._endofstorage);//}

迭代器

		// 迭代器iterator begin(){return _start;}iterator end(){return _finish;}const_iterator begin() const{return _start;}const_iterator end() const{return _finish;}

扩容

void reserve(size_t n){if (n > capacity()){size_t sz = size();  // 获得旧空间的size，否则释放_start之后无法得到sizeT* tmp = new T[n];if (_start){//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);  // 按字节拷贝，将_start的元素拷贝到tmp，如果对象是vector<string>的时候会报错，因为是浅拷贝for (size_t i = 0;i < sz;i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;}_start = tmp;_finish = tmp + sz;_endofstorage = tmp + n;}}

尾插/尾删和随机插入

		void push_back(const T& x){if (_finish == _endofstorage){size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 2 : 2 * capacity(); // 如果容器为空那么开辟2个空间否则2倍开空间reserve(newcapacity);}*_finish = x;++_finish;}void pop_back(){assert(_start < _finish);--_finish;}void insert(iterator pos, const T& x){assert(pos <= _finish);if (_finish == _endofstorage){size_t n = pos - _start;   // 获得pos的下标,reserve之后，原本的_start的内存被释放了，pos成为野指针size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 2 : 2 * capacity();reserve(newcapacity);pos = _start + n;  // 在新空间中，找到pos位置}// 挪动数据iterator end = _finish - 1;// 最后一个数据的指针while (end >= pos){*(end + 1) = *end;end--;}*pos = x;_finish++;}

resize/

iterator erase(iterator pos){assert(pos < _finish);iterator it = pos;while (it < _finish) // 将pos之后的数据往前挪一位，覆盖pos位置原数据{*it = *(it + 1);it++;}--_finish;return pos;}void resize(size_t n, const T& val = T())// 传的参数是未知的，可能是内置类型，也可能是自定义类型，所以用T()做缺省值{if (n < size())  // 调整_finish指向新的末尾即可{_finish = _start - n;}else{if (n > capacity()) // 增容{reserve(n);}while (_finish < _start + n)  // 从finish位置开始将数据初始化为val{*_finish = val;++_finish;}}}size_t size(){return _finish - _start;}size_t capacity(){return _endofstorage - _start;}T& operator[](size_t i){assert(i < size());return _start[i];}const T& operator[](size_t i) const{assert(i < size());return _start[i];}private:iterator _start;iterator _finish;iterator _endofstorage;};