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目录

一.基本概念

二.类的常用接口说明

1.类对象的常见构造

2. vector类空间变化

1）.size()（获取数据个数）

2）.capacity()（获取容量大小）

3）.empty()（判断是否为空）

4）.resize()（改变vector的size） 

5）.reserve()（改变vector的capacity）

6）.注意

 3.vector iterator （迭代器）的使用

1）.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）

2）.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）

 4.vector 增删查改

 1）.push_back()（尾插）

 2）.pop_back()（尾删） 

 3）.insert()（在position之前插入val）

 4）.erase()（删除position位置的数据）

 5）.swap()（交换两个vector的数据空间）

 6）.operator[ ]()（像数组一样访问）

三.vector 迭代器失效问题

1.导致迭代器失效的常见操作

1）.插入元素（push_back/insert/emplace_back） 

2）.删除元素（erase/pop_back）

3）.容量调整（resize/reserve/shrink_to_fit）

2.典型错误场景 

1）.循环中删除元素 

2）.插入后使用旧迭代器

四.vector类的模拟实现 

1.vector.h 

2.vector.cpp（内容实现在.h里。我就不分离了，如需分离可自行实现）

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一.基本概念

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  vector是STL提供的动态数组容器

• 使用vector要包含头文件：#include <vector>

• 特性：

  • 支持随机访问（O(1)时间复杂度）

  • 动态扩容（自动管理内存）

  • 尾部插入/删除高效（O(1)时间复杂度）

  • 连续内存空间存储元素

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二.类的常用接口说明

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1.类对象的常见构造

 我们可以通过监视窗口查看构造完初始化的值

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;int main() {// 空vectorvector<int> v1;cout << "v1 size: " << v1.size() << endl;  // 0// 包含5个默认初始化的int（0）vector<int> v2(5);cout << "v2: ";for(int n : v2) cout << n << " ";  // 0 0 0 0 0 // 包含3个值为10的元素vector<int> v3(3, 10);cout << "\nv3: ";for(int n : v3) cout << n << " ";  // 10 10 10// 拷贝构造vector<int> v4(v3);cout << "\nv4: ";for(int n : v4) cout << n << " ";  // 10 10 10// 用数组初始化int arr[] = {1,3,5,7};vector<int> v5(arr, arr + sizeof(arr)/sizeof(int));cout << "\nv5: ";for(int n : v5) cout << n << " ";  // 1 3 5 7// C++11初始化列表vector<int> v6{2,4,6,8};cout << "\nv6: ";for(int n : v6) cout << n << " ";  // 2 4 6 8
}

构造函数声明	接口说明
vector()	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)	拷贝构造
vector (InputIterator first, InputIterator last);	使用迭代器进行初始化构

2. vector类空间变化

1）.size()（获取数据个数）

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vector<int> v(10, 1);  
cout << v.size() << endl;     //10

 2）.capacity()（获取容量大小）

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	vector<int> v(10, 1);cout << v.capacity() << endl;      //10

3）.empty()（判断是否为空）

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	vector<int> v;cout << v.empty()<<endl;      //1

4）.resize()（改变vector的size） 

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#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{vector<int> v(10, 1);v.resize(15, 2);cout << v.size() << endl;    //15cout << v.capacity() << endl;     //15v.resize(25, 3);cout << v.size() << endl;     //25cout << v.capacity() << endl;     //25v.resize(5);cout << v.size() << endl;     //5cout << v.capacity() << endl;     //25}

5）.reserve()（改变vector的capacity）

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	vector<int> v(10, 1);v.reserve(20);cout << v.size() << endl;     //10 cout << v.capacity() << endl;     //20

6）.注意

• capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现，vs下capacity是按1.5倍增长的，g++是按2倍增长的。这个问题经常会考察，不要固化的认为

•  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 

// 如果已经确定vector中要存储元素大概个数，可以提前将空间设置足够
// 就可以避免边插入边扩容导致效率低下的问题了
void TestVectorExpandOP()
{vector<int> v;size_t sz = v.capacity();v.reserve(100); // 提前将容量设置好，可以避免一遍插入一遍扩容cout << "making bar grow:\n";for (int i = 0; i < 100; ++i){v.push_back(i);if (sz != v.capacity()){sz = v.capacity();cout << "capacity changed: " << sz << '\n';}}
}

 3.vector iterator （迭代器）的使用

1）.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）

---

vector<int> v(10, 1);
v.resize(15, 2);
vector<int>::iterator beg =v.begin();
vector<int>::iterator end =v.end()-1;  //end是 \0 无法访问
cout << *beg<<" "<<*end;     //1   2

 2）.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）

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	vector<int> v(10, 1);v.resize(15, 2);vector<int>::reverse_iterator rbeg =v.rbegin();vector<int>::reverse_iterator rend =v.rend()-1;cout << *rbeg<<" "<<*rend;     //2   1

 4.vector 增删查改

 1）.push_back()（尾插）

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	vector<string> v1;string s1("xxxx");v1.push_back(s1);v1.push_back("yyyyy");for (const auto& e : v1){cout << e << " ";      //xxxx yyyyy}cout << endl;

 2）.pop_back()（尾删） 

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	vector<string> v1;string s1("xxxx");v1.push_back(s1);v1.push_back("yyyyy");v1.pop_back();for (const auto& e : v1){cout << e << " ";      //xxxx}cout << endl;

 3）.insert()（在position之前插入val）

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	vector<int> v(10, 1);v.insert(v.begin(), 0);v.insert(v.begin() + 3, 10);for (auto e : v){cout << e << " ";     //0 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 1}cout << endl;

  3）.erase()（删除position位置的数据）

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	vector<int> v(10, 1);v.insert(v.begin(), 0);v.insert(v.begin() + 3, 10);for (auto e : v){cout << e << " ";     //0 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 1}cout << endl;v.erase(v.begin());  //参数必须是迭代器v.erase(v.begin(), v.begin()+2);for (auto e : v){cout << e << " ";     //10 1 1 1 1 1 1 1 1}

   4）.swap()（交换两个vector的数据空间）

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vector<int> v(10, 1);
vector<int> c(10, 2);
v.swap(c);for (auto e : v)
{cout << e << " ";     //2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
}
cout << endl;
for (auto e : c)
{cout << e << " ";    //1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
}

 5）.operator[ ]()（像数组一样访问）

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	vector<int> v(10, 1);for (size_t i = 0; i < v.size(); i++){cout << v[i] << " ";    //1 1 1 1 1 1 1 1 1 1}

三.vector 迭代器失效问题

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迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对指针进行了封装，比如：vector的迭代器就是原生态指针T* 。因此迭代器失效，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) 。

1.导致迭代器失效的常见操作

1）. 插入元素（push_back/insert/emplace_back） 

• 扩容触发：当插入元素导致容量不足时，vector会重新分配内存，原有所有迭代器、指针和引用均失效。

• 中间插入：使用insert在中间插入元素，插入位置之后的迭代器失效（元素后移）

vector<int> v = {1, 2, 3};
auto it = v.begin() + 1; // 指向2// 插入导致扩容
v.push_back(4); // 可能触发扩容，所有迭代器失效
// cout << *it; // 未定义行为（可能崩溃或输出垃圾值）// 中间插入
auto new_it = v.begin() + 1;
v.insert(new_it, 5); // 插入后元素变为[1,5,2,3,4]
// 原new_it之后的迭代器（指向2的位置）失效

2）. 删除元素（erase/pop_back）

• 尾部删除：pop_back仅使最后一个元素的迭代器失效。

• 中间删除：erase会使被删除元素及其之后的所有迭代器失效（元素前移）

vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it1 = v.begin() + 2; // 指向3
auto it2 = v.begin() + 3; // 指向4v.erase(it1); // 删除3，元素变为[1,2,4,5]
// it1和it2均失效（原位置后的元素前移）

3）.容量调整（resize/reserve/shrink_to_fit）

• 扩容：resize或reserve导致容量增加时，若触发内存重分配，所有迭代器失效。

• 缩容：shrink_to_fit可能缩小容量，导致迭代器失效。

vector<int> v = {1, 2, 3};
auto it = v.begin();v.reserve(100); // 若当前capacity < 100，触发重分配
// it失效v.resize(2);    // 不改变容量，仅修改size
// it可能仍有效（取决于是否重分配）v.shrink_to_fit(); // 请求缩容到size=2
// 可能触发重分配，it失效

2.典型错误场景 

1）.循环中删除元素 

vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};// 错误写法：erase后继续使用失效的迭代器
for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it) {if (*it % 2 == 0) {v.erase(it); // erase后it失效，后续++it导致未定义行为}
}// 正确写法：利用erase返回值更新迭代器
for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ) {if (*it % 2 == 0) {it = v.erase(it); // erase返回下一个有效迭代器} else {++it;}
}

2）.插入后使用旧迭代器

vector<int> v = {1, 2, 3};
auto it = v.begin() + 1; // 指向2v.push_back(4); // 可能触发扩容，it失效
// cout << *it; // 危险！// 正确做法：插入后重新获取迭代器
it = v.begin() + 1; // 重新定位

四.vector类的模拟实现 

1.vector.h 

#pragma once
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;namespace bit
{template<class T>class vector{public:typedef T* iterator;typedef T* const_iterator;// C++11 强制生成默认构造vector() = default;vector(const vector<T>& v){reserve(v.size());for (auto& e : v){push_back(e);}}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 (int i = 0; i < n; i++){push_back(val);}}void clear(){_finish = _start;}// v1 = v3/*vector<T>& operator=(const vector<T>& v) //传统写法{if (this != &v){clear();reserve(v.size());for (auto& e : v){push_back(e);}}return *this;}*/void swap(vector<T>& v){std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);}//现代写法vector<T>& operator=(vector<T> v)  //注意要使用传值，不能使用引用{swap(v);return *this;}~vector(){if (_start){delete[] _start;_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;}}iterator begin(){return _start;}iterator end(){return _finish;}const_iterator begin() const{return _start;}const_iterator end() const{return _finish;}void reserve(size_t n){if (n > capacity()){size_t old_size = size();T* tmp = new T[n];for (size_t i = 0; i < old_size; i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;_start = tmp;_finish = tmp + old_size;_end_of_storage = tmp + n;}}void resize(size_t n, T val = T()){if (n < size()){_finish = _start + n;}else{reserve(n);while (_finish < _start + n){*_finish = val;++_finish;}}}size_t size() const{return _finish - _start;}size_t capacity() const{return _end_of_storage - _start;}bool empty() const{return _start == _finish;}void push_back(const T& x){// 扩容if (_finish == _end_of_storage){reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);}*_finish = x;++_finish;}void pop_back(){assert(!empty());--_finish;}iterator insert(iterator pos, const T& x){assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);// 扩容if (_finish == _end_of_storage){size_t len = pos - _start;reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);pos = _start + len;}iterator end = _finish - 1;while (end >= pos){*(end + 1) = *end;--end;}*pos = x;++_finish;return pos;}void erase(iterator pos){assert(pos >= _start);assert(pos < _finish);iterator it = pos + 1;while (it != end()){*(it - 1) = *it;++it;}--_finish;}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 = nullptr;iterator _finish = nullptr;iterator _end_of_storage = nullptr;};
}template<class Container>
void print_container(const Container& v)
{for (auto e : v){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;
}

 2.vector.cpp（内容实现在.h里。我就不分离了，如需分离可自行实现）

#include"vector.h"namespace bit
{template<class T>void vector<T>::reserve(size_t n){if (n > capacity()){size_t old_size = size();T* tmp = new T[n];for (size_t i = 0; i < old_size; i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;_start = tmp;_finish = tmp + old_size;_end_of_storage = tmp + n;}}template<class T>void vector<T>::resize(size_t n, T val){if (n < size()){_finish = _start + n;}else{reserve(n);while (_finish < _start + n){*_finish = val;++_finish;}}}
}