C++——vector类及其模拟实现
前言：前边我们进行的string类的方法及其模拟实现的讲解。这篇文章将继续进行C++的另一个常用类——vector。
一.什么是vector
vector和string一样，隶属于C++中STL标准模板库中的一个自定义数据类型，实际上就是线性表。两者之间有着很多相似，甚至相同的方法。
但是它们也有着很大的不同：因为vector是线性表，所以他可以存储任意类型的数据，甚至是自定义类型的数据，包括vector本身。
二.vector基本框架
#include<assert.h>
namespace Myvector
{
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
//构造函数
voctor()
{}
//析构函数
~voctor()
{
delete[] _start;
_strat = _finish = _endofstorage = nullptr;
}
//迭代器
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator begin() const
{
return _start;
}
const_iterator end() const
{
return _finish;
}
//数据个数
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
//空间大小
size_t capacity() const
{
return _endofstorage - _start;
}
//[]运算符重载
T& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
const T& operator[](size_t pos) const
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
private:
iterator _start = nullptr;
iterator _finish = nullptr;
iterator _endofstorage = nullptr;
};
}因为vector允许定义不同类型的数据，所以我们要使用模版来定义类。
值得注意的是，在voctor中我们不用传统的size和capacity来定义数据个数和总空间大小，而是都将它们定义为指针类型，通过指针间的相减来得到size和capacity。初始情况下三者均为空指针。
同时我们将T*指针类型重定义为iterator，这是因为vector的本质就是数组，其迭代器就是指针。
三.vector常用操作
1.扩容
扩容分为两种方式，只扩容不初始化的reserve，以及扩容并且初始化的resize调整：
//扩容
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
size_t old_size = size();
T* tmp = new T[n];
//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());
for (size_t i = 0; i < old_size; i++)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
_start = tmp;
_finish = old_size + tmp;
_endofstorage = tmp + n;
}
}扩容较为简单，值得注意的是这里不在使用strcpy，而是通过for循环的方式进行赋值。
//调整
void resize(size_t n,const T& val = T())
{
if (n > size())
{
reserve(n);
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = val;
_finish++;
}
}
else
{
_finish = _start + n;
}
}对于resize，因为我们需要使用缺省参数，但是由于vector的对象类型不定，甚至是自定义类型，所以我们不能使用0作为缺省参数，而应使用匿名对象作为参数，让匿名对象去自动识别类型并调用自己的构造函数形成初始值。
2.插入
先来看尾插，与string类似，需要考虑扩容：
//尾插
void push_back(const T& val)
{
if (_finish == _endofstorage)
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
}
*_finish = val;
_finish++;
}测试如下：
在来看指定位置的插入，先判断pos是否合法，同样需要判断扩容：
//指定位置插入
void insert(iterator pos, const T& val)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
if (_finish == _endofstorage)
{
size_t len = pos - _start;
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
//扩容要更新pos
pos = _start + len;
}
iterator it = _finish - 1;
while (it >= pos)
{
*(it + 1) = *it;
--it;
}
*pos = val;
_finish++;
}这个指定的位置pos用迭代器比用数字更加方便进行比较，所以建议直接使用迭代器进行插入。
有一点值得注意的是，传入的pos是指向原数组的，如果进行了扩容，那么原数组被销毁，所有的指针都指向新的数组，所以也需要对pos指针进行更新，否则pos就会成为野指针。
测试如下：
3.遍历
除了上边的for循环遍历外，我们还可以通过迭代器和范围for进行遍历：
vector<int>::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << ' ';
++it;
}
cout << endl;
for (auto e : v)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;测试如下：
4.删除
首先来看尾删，和顺序表一样，尾删就直接让_finish减1即可，还要注意判断是否为空：
//判空
bool empty()
{
return _start == _finish;
}
//尾删
void pop_back()
{
assert(!empty());
--_finish;
}测试如下：
再来看指定位置的删除：
//指定位置删除
void erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
iterator it = pos + 1;
while (it < _finish)
{
*(it - 1) = *it;
it++;
}
_finish--;
}测试如下：
5.交换
想要实现两个对象之间的交换，其底层实现还是要借助std库中的swap函数：
//交换
void swap(vector<T>& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
}测试如下：
6.赋值
使用容器的一种必不可少的方法就是相同类型的对象之间的赋值，这就关系到类中的拷贝构造函数了。
我们知道拷贝构造分为浅拷贝和深拷贝，后者要关系到指针，显然，voctor类型对象的成员变量都是指针，所以我们必须写出深拷贝构造函数：
//拷贝构造函数
vector(const vector<T>& v)
{
reserve(v.capacity());
for (auto& e : v)
{
push_back(e);
}
}这里我们采用了先开空间，在依次尾插的方式来实现拷贝构造函数，测试如下：
还可以使用“=”运算符重载的方式进行赋值：
//=运算符重载
vector<T>& operator=(vector<T> v)
{
swap(v);
return *this;
}这个写法非常的高明，假设赋值为：v1 = v2，那么v将作为v2的拷贝与v1进行交换，然后返回v1，而v因为只是一个拷贝，出函数后就会被销毁，所以也不会影响到v2的值，测试如下：
此外，还有一种方式，他可以选择某个对象的部分区间赋值给新的对象，叫做迭代器区间构造：
//迭代器区间构造
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
first++;
}
}这里要注意，该函数我们把它写成模版函数。
类模板的成员函数可以是函数模版，那么写成这样的好处是什么呢？
能够看出，我们不仅能截取同为vector类型的对象，还能够截取不同的string类型的对象。
总结
关于vector的分享就到这里啦。
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