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目录
1、什么是vector
2. vector的使用
2.1 vector的构造
2.2 迭代器
2.3 vector与容量相关的函数
2.4 vector 增删查改
2.4.1 find、sort和swap
2.4.2 insert和erase
3、vector的模拟实现注意事项
3.1 vector迭代器失效问题
3.2 erase-指定位置元素的删除操作
4、vector的模拟实现
4.1 vector的成员变量
4.2 vector容量相关函数
4.3 构造和析构函数
5、总结
1、什么是vector
在C++中，vector是标准模板库（STL）中一个动态数组容器，支持自动内存管理、随机访问和动态扩容。
vector底层基于连续内存实现，支持像数组那样通过下标随机访问。大小可动态调整，元素在内存中连续存储（类似于原生数组）。
vector并不是一个类，是一个类模板，需要实例化后才是类。
与其他容器相比，vector在头部或中间位置效率低，需要多次这种操作时需要考虑其他容器。
stl库里vector类的第二个模板参数是内存池，这个参数能提高空间利用效率。
2. vector的使用
2.1 vector的构造
vector<int> v1;
//构造并初始化10个值为6的顺序表
vector<int> v2(10,6);
//拷贝构造
vector<int> v3(v2);
使用迭代器初始化
string str("vector");
vector<string> v1(str.begin(),str.end());
常见的构造接口
| 函数声明 | 功能 |
|---|---|
| vector()（常用） | 无参构造 |
| vector （size_type n, const value_type& val = value_type()） | 构造并初始化n个val |
| vector (const vector& x)（常用） | 拷贝构造 |
| vector (InputIterator first, InputIterator last) | 使用迭代器进行初始化构造 |
2.2 迭代器
| 函数声明 | 功能 |
| begin+end | 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 |
| rbegin+rend | 获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator |
这里的迭代器和string一样，使用方法都相同
vector<int> v1{1,2,3,4,5};
vector<int>::iterator it = v1.begin();
while(it!=v1.end())
{cout<<*it;it++;
}
//反向迭代
vector<int>::iterator rit = v1.rbegin();
while(rit!=v1.rend())
{cout<<*rit;rit++;
}
2.3 vector与容量相关的函数
| 容量空间函数 | 功能 |
|---|---|
| size | 获取数据个数 |
| capacity | 获取容量大小 |
| empty | 判断是否为空 |
| resize | 改变vector的size |
| reserve | 改变vector的capacity |
使用方法和string里的都相同，可以看看string的操作使用。
2.4 vector 增删查改
| vector增删查改 | 接口说明 |
|---|---|
| push_back | 尾插 |
| pop_back | 尾删 |
| find | 查找（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口） |
| insert | 在pos之前插入val |
| erase | 删除pos位置的数据 |
| swap | 交换两个vector的数据空间 |
| operator[] | 像数组一样访问 |
这里面有三个函数并不在vector里，而是在算法模块中，即algorithm中。
2.4.1 find、sort和swap
我们这里使用find演示一下
find操作演示
vector<int> vv{ 1,5,3,4,2,6,7,8,9 };
auto pos = find(vv.begin(), vv.end(), 5);
//输出值为5这个位置的下一个位置的值
cout << *(++pos);auto可以换用vector<int>::iterator。
注意：这个sort其实是用快排实现的。
2.4.2 insert和erase
需要注意的点是，vector的insert函数的pos参数类型不再是一个整型，而是迭代器。
功能是在pos位置前插入数据
vector的erase一次只能删除一个数据或一个区间，不能像string那样使用npos可以全部删除。
3、vector的模拟实现注意事项
3.1 vector迭代器失效问题
C++中迭代器本质上是指针或者对指针的封装，本文所述的vector<T>的迭代器通常是原生指针T。
迭代器失效的原因是当容器底层的内存空间发生改变（如扩容、元素删除等），原有迭代器指向的内存可能被释放或重新分配。此时继续使用这些迭代器，相当于操作野指针，会导致未定义行为（如程序崩溃）。
vector中能导致迭代器失效的操作是什么？
1、扩容操作：push_back、resize、reserve 等可能触发容器扩容的操作，会使所有迭代器失效（包括 begin(), end()）。
vector<int> v{ 1,2,3,4 };
auto it = v.begin();
v.resize(100, 6);
while (it != v.end())
{cout << *it << ' ';++it;
}
return 0;
/*这段代码会出错有可能会导致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。*/如果要解决这个问题，就需要在涉及可能扩容的操作完成后，给it重新赋值，这样就能继续通过迭代器访问vector中的元素。
3.2 erase-指定位置元素的删除操作
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{int a[] = { 1, 2, 3, 4 };vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));//使用find查找3所在位置的iteratorvector<int>::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;
}4、vector的模拟实现
4.1 vector的成员变量
vector有三个成员变量动态数组的起点、已存储元素的终点、已分配内存的终点。
仿造stl，我们可以写出这样的成员变量
template<class T> class vector { public:private:iterator _start;iterator _finish;iterator _endof_storage; };
都使用vector作为成员变量的类型，求size和capacity时可以直接使用迭代器运算，相当于指针相减求出。
4.2 vector容量相关函数
我们先列出vector需要什么容量函数，根据之前的使用，我们主要实现这几个函数：size、capacity、empty、resize、reserve、重载operator[]。
size_t size() const
{return _finish - _start;
}size_t capacity() const
{return _endofstorage - _start;
}T& operator[](size_t pos)
{assert(pos < size());return _start[pos];
}const T& operator[](size_t pos) const
{assert(pos < size());return _start[pos];
}bool empty() const
{return (size() == 0);
}resize和reserve
void reserve(size_t n)
{if (n > capacity()){size_t old = size();T* tmp = new T[n];if (_start){//memcpy(tmp, _start, old * sizeof(T));//这里也可以使用上面的memcpy函数for (size_t i = 0; i < old; i++){tmp[i] = _start[i];}//delete[] _start;}_start = tmp;_finish = _start + old;_endofstorage = _start + n;}
}/*参数val=T()使用了匿名对象。C++将内置类型进行过特殊处理int/char等都被升级为了类，
所以可以使用int()表示匿名对象*/
void resize(size_t n, T val = T())
{if (n > size()){reserve(n);while (_finish < _start + n){*_finish = val;++_finish;}}else{_finish = _start + n;}
}C++将内置类型进行过特殊处理int/char等都被升级为了类，所以可以使用int()表示匿名对象
4.3 构造和析构函数
无参构造
vector()
{}函数模板
template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{while (first != last){push_back(*first);++first;}
}拷贝构造函数
拷贝构造有很多种实现方式
vector(const vector<T>& v)
{reserve(v.capacity());for (const auto& e : v){push_back(e);}
}vector(size_t n, const T& val = T())
{resize(n, val);
}vector(int n, const T& val = T())
{resize(n, val);
}赋值构造
void swap(vector<T>& v)
{std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
}vector<T>& operator=(vector<T> v)
{swap(v);return *this;
}
析构函数
将空间释放，再将各个指针置为空就行了
~vector()
{if (_start){delete[] _start;_start = _finish = _endofstorage = nullptr;}
}5、总结
STL把所有接口函数都统一化了，每一种容器的接口函数都相似，所有容器都被迭代器封装，所以这些同名函数实现方式都差不多，这里就不再一一赘述了。
#include<assert.h>
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
namespace MyVector
{template<class T>class vector{public:typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;typedef Reverse_iterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;typedef Reverse_iterator< const_iterator, const T&, const T*> reverse_const_iterator;//无参构造vector(){}//拷贝构造vector(const vector<T>& v){reserve(v.capacity());for (const auto& e : v){push_back(e);}}template <class InputIterator>vector(InputIterator first, InputIterator last){while (first != last){push_back(*first);++first;}}vector(size_t n, const T& val = T()){resize(n, val);}vector(int n, const T& val = T()){resize(n, val);}void swap(vector<T>& v){std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);}vector<T>& operator=(vector<T> v){swap(v);return *this;}~vector(){if (_start){delete[] _start;_start = _finish = _endofstorage = nullptr;}}iterator begin(){return _start;}iterator end(){return _finish;}const_iterator begin() const{return _start;}const_iterator end() const{return _finish;}//反向迭代器，这里我就不给出来了，大家可以用一个类模板实现/*reverse_iterator rbegin(){return _finish - 1;}reverse_iterator rend(){return _start - 1;}reverse_const_iterator rbegin()const{return _finish - 1;}reverse_const_iterator rend()const{return _start - 1;}*/void reserve(size_t n){if (n > capacity()){size_t old = size();T* tmp = new T[n];if (_start){//memcpy(tmp, _start, old * sizeof(T));for (size_t i = 0; i < old; i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;}_start = tmp;_finish = _start + old;_endofstorage = _start + n;}}void resize(size_t n, T val = T()){if (n > size()){reserve(n);while (_finish < _start + n){*_finish = val;++_finish;}}else{_finish = _start + n;}}void push_back(const T& x){if (_finish == _endofstorage){size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;reserve(newcapacity);}*_finish = x;++_finish;}void pop_back(){assert(size() > 0);--_finish;}iterator insert(iterator pos, const T& x){assert(pos >= _start && pos <= _finish);if (_finish == _endofstorage){size_t len = pos - _start;reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);pos = _start + len;}//memmove(pos + 1, pos, sizeof(T) * (_finish - pos));iterator end = _finish - 1;while (end >= pos){*(end + 1) = *end;--end;}*pos = x;++_finish;return pos;}iterator erase(iterator pos){assert(pos >= _start);assert(pos < _finish);iterator it = pos + 1;while (it < _finish){*(it - 1) = *it;++it;}_finish--;return pos;}size_t size() const{return _finish - _start;}size_t capacity() const{return _endofstorage - _start;}T& operator[](size_t pos){assert(pos < size());return _start[pos];}const T& operator[](size_t pos) const{assert(pos < size());return _start[pos];}bool empty() const{return (size() == 0);}private:iterator _start = nullptr;iterator _finish = nullptr;iterator _endofstorage = nullptr;};void print_vector(const vector<int>& v){for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;}
}