vector的介紹

1. vector是表示可變大小數(shù)組的序列容器。
2. 就像數(shù)組一樣，vector也采用的連續(xù)存儲(chǔ)空間來(lái)存儲(chǔ)元素。也就是意味著可以采用下標(biāo)對(duì)vector的元素進(jìn)行訪問(wèn)，和數(shù)組一樣高效。但是又不像數(shù)組，它的大小是可以動(dòng)態(tài)改變的，而且它的大小會(huì)被容器自動(dòng)處理。
3. 本質(zhì)講，vector使用動(dòng)態(tài)分配數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)它的元素。當(dāng)新元素插入時(shí)候，這個(gè)數(shù)組需要被重新分配大小為了增加存儲(chǔ)空間。其做法是，分配一個(gè)新的數(shù)組，然后將全部元素移到這個(gè)數(shù)組。就時(shí)間而言，這是一個(gè)相對(duì)代價(jià)高的任務(wù)，因?yàn)槊慨?dāng)一個(gè)新的元素加入到容器的時(shí)候，vector并不會(huì)每次都重新分配大小。
4. vector分配空間策略：vector會(huì)分配一些額外的空間以適應(yīng)可能的增長(zhǎng)，因?yàn)榇鎯?chǔ)空間比實(shí)際需要的存儲(chǔ)空間更大。不同的庫(kù)采用不同的策略權(quán)衡空間的使用和重新分配。但是無(wú)論如何，重新分配都應(yīng)該是對(duì)數(shù)增長(zhǎng)的間隔大小，以至于在末尾插入一個(gè)元素的時(shí)候是在常數(shù)時(shí)間的復(fù)雜度完成的。
5. 因此，vector占用了更多的存儲(chǔ)空間，為了獲得管理存儲(chǔ)空間的能力，并且以一種有效的方式動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)。
6. 與其它動(dòng)態(tài)序列容器相比（deque, list and forward_list）， vector在訪問(wèn)元素的時(shí)候更加高效，在末尾添加和刪除元素相對(duì)高效。對(duì)于其它不在末尾的刪除和插入操作，效率更低。比起list和forward_list統(tǒng)一的迭代器和引用更好

vector的使用及其實(shí)現(xiàn)

vector的定義

int main()
{
	vector<int> v1;//無(wú)參構(gòu)造
	vector<int> v2(5, 3);
	for (auto ch : v2)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;
	vector<int> v3(v2);
	//拷貝構(gòu)造是定義一個(gè)新的，賦值是已經(jīng)定義好了一個(gè)了
	for (auto ch : v3)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;
	vector<int> v4(v3.begin()+ 1, v3.end()- 1);
	for (auto ch : v4)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

模擬實(shí)現(xiàn)，需要注意的地方注釋在代碼中了

		vector()
			:_start(nullptr)
			, _finish(nullptr)
			, _end_of_storage(nullptr)
		{}
		vector(size_t n,const T& val=T())
			:_start(nullptr)
			, _finish(nullptr)
			, _end_of_storage(nullptr)
		{
			reserve(n);
			for (int i = 0; i < n; ++i)
			{
				push_back(val);
			}
		}
		vector(int n, const T& val = T())
			:_start(nullptr)
			, _finish(nullptr)
			, _end_of_storage(nullptr)
		{
			reserve(n);
			for (int i = 0; i < n; ++i)
			{
				push_back(val);
			}
		}
		//1.vector(size_t n,const T& val=T())
		//2.vector<int> v1(10, 5);
		//3.template <class InputIterator>
		//vector(InputIterator first, InputIterator last)
		//上面的三行注釋的代碼，1和2互相沖突，2會(huì)優(yōu)先訪問(wèn)3，它們的類型更加匹配，
		//編譯器會(huì)優(yōu)先找與自己更加合適的人匹配
		//錯(cuò)誤非法的間接尋址
		//解決辦法可以在重載一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，將size_t改成int
		template <class InputIterator>
		vector(InputIterator first, InputIterator last)
		{
			while (first != last)
			{
				push_back(*first);
				++first;
			}
		}
		//vector(const vector<T>& v)
		//{
		//	_start = new T[v.capacity()];
		//	//memcpy(_start, v._start, sizeof(T)*v.size());
		//	//因?yàn)閙emcpy也是進(jìn)行淺拷貝，vector<string>
		//	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
		//	{
		//		_start[i] = v._start[i];
		//		//
		//	}

		//	_finish = _start + v.size();
		//	_end_of_storage = _start + v.capacity();
		//}
		//這里使用上面被注釋的代碼，拷貝構(gòu)造也是可以的，上面的更加規(guī)范
		//注意memcpy是不能隨便用的，會(huì)造成淺拷貝
		vector(const vector<T>& v)
		{
			vector<T> tmp(v.begin(), v.end());
			swap(tmp);
		}
		void swap(vector<T>& v)
		{
			std::swap(_start, v._start);
			std::swap(_finish, v._finish);
			std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);
		}
		//注意下面是傳值，臨時(shí)拷貝，所以交換時(shí)將他修改也是無(wú)所謂的，
		//也并不會(huì)影響v2的結(jié)果！?。。。。。。。。。。?！
		//v1=v2
		vector<T>& operator=(vector<T> v)
		{
			swap(v);
			return *this;
		}

從上面的兩張圖片當(dāng)中，在實(shí)現(xiàn)拷貝構(gòu)造和賦值重載時(shí)是可以將vector<T>替換為vector

在這里介紹一個(gè)自己當(dāng)時(shí)的疑問(wèn)，為什么模板函數(shù)不能直接代替vector<int>，
vector(const vector<T>& v)
vector(int n, const T& val = T())
問(wèn)題也是從上面的兩個(gè)函數(shù)參數(shù)得來(lái)的，在第二個(gè)當(dāng)中就能代替vector<int>，而上面的卻不能。
T是vector存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)類型，拷貝構(gòu)造是要用已有的vector對(duì)象構(gòu)造新的vector，所以類型應(yīng)該是const vector<T>的

vector iterator 的使用

int main()
{
	vector<int> v1;
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(4);
	v1.push_back(5);
	vector<int>::iterator it = v1.begin();
	while (it != v1.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
	vector<int>::reverse_iterator rit = v1.rbegin();
	while (rit !=v1.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		rit++;
	}
	cout << endl;
}

相關(guān)模擬實(shí)現(xiàn)，反向迭代器會(huì)在后期實(shí)現(xiàn)的。

		typedef T* iterator;
		typedef const T* const_iterator;
		iterator begin()
		{
			return _start;
		}
		iterator end()
		{
			return _finish;
		}
		const_iterator begin() const
		{
			return _start;
		}
		const_iterator end() const
		{
			return _finish;
		}

vector空間增長(zhǎng)問(wèn)題

• capacity的代碼在vs和g++下分別運(yùn)行會(huì)發(fā)現(xiàn)，vs下capacity是按1.5倍增長(zhǎng)的，g++是按2倍增長(zhǎng)的。
  這個(gè)問(wèn)題經(jīng)常會(huì)考察，不要固化的認(rèn)為，vector增容都是2倍，具體增長(zhǎng)多少是根據(jù)具體的需求定義
  的。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。
• reserve只負(fù)責(zé)開(kāi)辟空間，如果確定知道需要用多少空間，reserve可以緩解vector增容的代價(jià)缺陷問(wèn)
  題。
• resize在開(kāi)空間的同時(shí)還會(huì)進(jìn)行初始化，影響size。

// 測(cè)試vector的默認(rèn)擴(kuò)容機(jī)制
void TestVectorExpand()
{
	size_t sz;
	vector<int> v;
	sz = v.capacity();
	cout << "making v 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';
		}
	}
}
vs：運(yùn)行結(jié)果：vs下使用的STL基本是按照1.5倍方式擴(kuò)容
making foo grow :
capacity changed : 1
capacity changed : 2
capacity changed : 3
capacity changed : 4
capacity changed : 6
capacity changed : 9
capacity changed : 13
capacity changed : 19
capacity changed : 28
capacity changed : 42
capacity changed : 63
capacity changed : 94
capacity changed : 141
g++運(yùn)行結(jié)果：linux下使用的STL基本是按照2倍方式擴(kuò)容
making foo grow :
capacity changed : 1
capacity changed : 2
capacity changed : 4
capacity changed : 8
capacity changed : 16
capacity changed : 32
capacity changed : 64
capacity changed : 128
// 如果已經(jīng)確定vector中要存儲(chǔ)元素大概個(gè)數(shù)，可以提前將空間設(shè)置足夠
// 就可以避免邊插入邊擴(kuò)容導(dǎo)致效率低下的問(wèn)題了
void TestVectorExpandOP()
{
	vector<int> v;
	size_t sz = v.capacity();
	v.reserve(100); // 提前將容量設(shè)置好，可以避免一遍插入一遍擴(kuò)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';
		}
	}
}

下面為相關(guān)操作

int main()
{
	vector<int> v1(5, 3);
	cout << v1.size() << endl;
	cout << v1.capacity() << endl;
	for (auto ch : v1)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;

	v1.reserve(10);
	cout << v1.size() << endl;
	cout << v1.capacity() << endl;
	for (auto ch : v1)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;

	v1.resize(20,1);
	cout << v1.size() << endl;
	cout << v1.capacity() << endl;
	for (auto ch : v1)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

模擬實(shí)現(xiàn)

		bool empty() const
		{
			return  _start == _finish;
		}
		size_t size() const
		{
			return _finish - _start;
		}
		size_t capacity() const
		{
			return _end_of_storage - _start;
		}
		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > capacity())
			{
				T* tmp = new T[n];
				size_t sz = size();//提前做好記錄，防止更改地址
				if (_start)//判斷一下，如果為空，就可以省去這步
				{
					//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * n);
					//在擴(kuò)容這里也是有問(wèn)題的，因?yàn)樾枰獙?shù)據(jù)移過(guò)來(lái)
					//如果只是進(jìn)行淺拷貝，在執(zhí)行delete[] _start;時(shí)數(shù)據(jù)會(huì)銷毀
					for (size_t i = 0; i < sz; ++i)
					{
						tmp[i] = _start[i];
					}
					delete[] _start;
				}
				//開(kāi)新的空間地址會(huì)更改，_strat,_finsh,_end_of_storage都會(huì)改變，***
				_start = tmp;
				_finish = _start + sz;
				_end_of_storage = _start + n;
			}
		}
		void resize(size_t n, T val = T())
		{//這里的第二個(gè)參數(shù)是可以為任意類型
			if (n < size())
			{
				_finish = _start + n;
			}
			else
			{
				if (n > capacity())
				{
					reserve(n);
				}
				while (_finish != _start + n)
				{
					*_finish = val;
					_finish++;
				}
			}
		}

vector的增刪查改

1.2.4 vector 迭代器失效問(wèn)題。（重點(diǎn)）
迭代器的主要作用就是讓算法能夠不用關(guān)心底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其底層實(shí)際就是一個(gè)指針，或者是對(duì)指針進(jìn)行了
封裝，比如：vector的迭代器就是原生態(tài)指針T* 。因此迭代器失效，實(shí)際就是迭代器底層對(duì)應(yīng)指針?biāo)赶虻?br> 空間被銷毀了，而使用一塊已經(jīng)被釋放的空間，造成的后果是程序崩潰(即如果繼續(xù)使用已經(jīng)失效的迭代器，
程序可能會(huì)崩潰)。
對(duì)于vector可能會(huì)導(dǎo)致其迭代器失效的操作有：

1. 會(huì)引起其底層空間改變的操作，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();

	// 將有效元素個(gè)數(shù)增加到100個(gè)，多出的位置使用8填充，操作期間底層會(huì)擴(kuò)容
	// v.resize(100, 8);

	// reserve的作用就是改變擴(kuò)容大小但不改變有效元素個(gè)數(shù)，操作期間可能會(huì)引起底層容量改變
	// v.reserve(100);

	// 插入元素期間，可能會(huì)引起擴(kuò)容，而導(dǎo)致原空間被釋放
	// v.insert(v.begin(), 0);
	// v.push_back(8);

	// 給vector重新賦值，可能會(huì)引起底層容量改變
	v.assign(100, 8);

	/*
	出錯(cuò)原因：以上操作，都有可能會(huì)導(dǎo)致vector擴(kuò)容，也就是說(shuō)vector底層原理舊空間被釋放掉，
   而在打印時(shí)，it還使用的是釋放之間的舊空間，在對(duì)it迭代器操作時(shí)，實(shí)際操作的是一塊已經(jīng)被釋放的
   空間，而引起代碼運(yùn)行時(shí)崩潰。
	解決方式：在以上操作完成之后，如果想要繼續(xù)通過(guò)迭代器操作vector中的元素，只需給it重新
   賦值即可。
	*/
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

2. 指定位置元素的刪除操作–erase

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
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iterator
 vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
 // 刪除pos位置的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致pos迭代器失效。
 v.erase(pos);
 cout << *pos << endl; // 此處會(huì)導(dǎo)致非法訪問(wèn)
 return 0;
}

erase刪除pos位置元素后，pos位置之后的元素會(huì)往前搬移，沒(méi)有導(dǎo)致底層空間的改變，理論上講迭代
器不應(yīng)該會(huì)失效，但是：如果pos剛好是最后一個(gè)元素，刪完之后pos剛好是end的位置，而end位置是
沒(méi)有元素的，那么pos就失效了。因此刪除vector中任意位置上元素時(shí)，vs就認(rèn)為該位置迭代器失效
了。
以下代碼的功能是刪除vector中所有的偶數(shù)，請(qǐng)問(wèn)那個(gè)代碼是正確的，為什么？

int main()
{
	vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
	auto it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
			v.erase(it);
		++it;
	}
	return 0;
}
//這段代碼的問(wèn)題出在了，當(dāng)刪除了，最后一個(gè)值，end和it正好錯(cuò)過(guò)
//因此it != v.end()也就無(wú)法達(dá)到
//下面的代碼是解決方法，這也是erase為什么要有返回值的原因
int main()
{
	vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
	auto it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
			it = v.erase(it);
		else
			++it;
	}
	return 0;
}

迭代器失效解決辦法：在使用前，對(duì)迭代器重新賦值即可
模擬實(shí)現(xiàn)
在這里要重點(diǎn)注意一下memcpy文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-424201.html

• 1. memcpy是內(nèi)存的二進(jìn)制格式拷貝，將一段內(nèi)存空間中內(nèi)容原封不動(dòng)的拷貝到另外一段內(nèi)存空間中
• 2. 如果拷貝的是自定義類型的元素，memcpy既高效又不會(huì)出錯(cuò)，但如果拷貝的是自定義類型元素，并且
     自定義類型元素中涉及到資源管理時(shí)，就會(huì)出錯(cuò)，因?yàn)閙emcpy的拷貝實(shí)際是淺拷貝。

void push_back(const T& x)
		{
			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& val)
		{
			assert(pos <= _finish);
			assert(pos >= _start);
			if (_finish == _end_of_storage)
			{
				size_t len = pos - _start;//防止迭代器失效
				reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
				pos = _start + len;
				//迭代器失效?。。。?！
			}
			iterator end = _finish - 1;
			while (end >= pos)
			{
				*(end + 1) = *end;
				end--;
			}
			*pos = val;
			_finish++;
			return pos;
		}
		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos < _finish);
			assert(pos >= _start);
			iterator start = pos + 1;
			while (start != _finish)
			{
				*(start - 1) = *(start);
				start++;
			}
			_finish--;
			return pos;
		}


		T& operator[](size_t n)
		{
			assert(n < size());
			return _start[n];
		}
		const T& operator[](size_t n) const
		{
			assert(n < size());
			return _start[n];
		}

到了這里，關(guān)于【C++】vector模擬實(shí)現(xiàn)及其應(yīng)用的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！