【C++/STL】vector（常见接口、模拟实现、迭代器失效）

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目录

 简单使用

常见接口

find 

 insert

 vector模板

模拟实现

尾插

构造

 迭代器失效

使用memcpy拷贝问题

 花括号列表初始化

完整代码

前言

    💬 hello! 各位铁子们大家好哇。

             今日更新了vector的相关内容
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 vector是表示可变大小数组的序列容器。

 简单使用

vector接口的使用跟string差不多，功能很多都类似。 

常见接口

注意end是指向最后一个数据的下一个位置。

find 

find的使用需要包 <algorithm> 头文件

注意上面if语句的判断条件，找不到时，返回值是自己给的last，即上面的v.end()。

 insert

insert还可以插入一段迭代区间 

 vector模板

vector<> 括号里可以是不同的类型，如上面的string，还可以是list，vector等。 如下图：

模拟实现

尾插

上方是错误的模拟。因为_start已经改变了，_finish-_start就不是原本的空间大小了。正确代码如下：

size_t size()
{return _finish - _start;
}T& operator[](size_t pos)
{assert(pos < size());return _start[pos];
}size_t capacity()
{return _endofstorage - _start;
}void push_back(const T& val) //传引用效率高
{if (_finish == _endofstorage){size_t old_size = size();size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;T* tmp = new T[newcapacity];memcpy(tmp, _start, size() * sizeof(T));delete[] _start;_start = tmp;_finish = tmp + old_size;_endofstorage = tmp + newcapacity;}*_finish = val;++_finish;
}

构造

在不写第三个函数的情况下，当我们想插入10个1构造时，会优先跟函数1匹配，因为他是模板， 而函数2的形参类型有size_t ，因此匹配度没模板的好。为了能够插入10个1进行构造，就需要函数3来进行匹配。没有函数3的情况下，（10u,1）和（10,'a'）都会跟函数2匹配。

 迭代器失效

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)。

vector中，会引起其底层空间改变的操作，都有可能使迭代器失效，比如：resize、reserve、insert、assign、 push_back等。

迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。

插入发生错误的本质是迭代器失效，因为此时pos还指向旧空间，而旧空间已经被释放了。正确代码如下：

	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);//如果扩容了就要更新pospos = _start + len;}iterator it = _finish - 1;while (it >= pos){*(it + 1) = *it;--it;}*pos = val;++_finish;}

 另一个问题：

 因为要扩容，此时it就是野指针了，要继续使用就得在外面重新更新。要解决这个问题就得在insert形参里面传引用，但是这会引发别的问题，库里面没有去解决这个问题，所以不要使用。 

 上方删除偶数的操作也是导致迭代器失效。erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前搬移，如果pos刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end的位置，而end位置是 没有元素的，那么pos就失效了。

 库里面的解决方案如上图，erase删除后会返回删除元素的下一个位置，进行更新即可。

上图是修改后的代码。模拟实现的erase也要跟着修改 ，要有返回值，如下图：

使用memcpy拷贝问题

当不需要扩容时，可以正常运行。 

 如果扩容了，程序就崩了。问题出在memcpy上。

memcpy是按字节一个一个拷贝的。扩容时，开辟了新空间， 然后memcpy就把string拷贝到tmp上。接着delete时，会调用析构函数，此时string就没了，start指向的空间也被销毁了。再让start指向tmp的空间，而tmp空间里的string是浅拷贝，在刚才就没了。即memcpy使vector是深拷贝，但vector的对象string却是浅拷贝。 

 正确代码：

我们用循环进行赋值即可，赋值时每次都是深拷贝。 

结论：如果对象中涉及到资源管理时，千万不能使用memcpy进行对象之间的拷贝，因为memcpy是浅拷贝，否则可能会引起内存泄漏甚至程序崩溃。

void reserve(size_t n)
{if (n > capacity()){T* tmp = new T[n];size_t old_size = size();//memcpy(tmp, _start, size() * sizeof(T));for (size_t i = 0; i < old_size; i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;_start = tmp;_finish = tmp + old_size;_endofstorage = tmp + n;}
}

 花括号列表初始化

库里面的vector支持用花括号初始化，其原理如下图：

即隐式类型转换，传引用时，注意临时对象具有常性，需要用const对象。

自己实现： 

完整代码

#pragma once#include<assert.h>namespace qjh
{template<class T>class vector{public: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(){}//v2(v1)vector(const vector<T>& v){reserve(v.capacity());for (auto& e : v){push_back(e);}}//vector<int> v1 ={1,2,3,4,5};vector(initializer_list<T> il){reserve(il.size()); for (auto& e : il){push_back(e);}}//类模板的成员函数可以是函数模板//迭代器区间构造,可以是vector的迭代器，也可以是其他容器template <class  InputIterator>vector(InputIterator first, InputIterator last){ while (first != last){push_back(*first);++first;}}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 (size_t i = 0; i < n; i++){push_back(val);}}void swap(vector<T> v){std::swap(_start, v._start); std::swap(_finish, v._finish); std::swap(_endofstorage, v._endofstorage); }//v1=v2vector<T>& operator=(vector<T> v){swap(v);return *this;}~vector(){delete[] _start;_start = _finish = _endofstorage = nullptr;}size_t size() const{return _finish - _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];}size_t capacity() const{return _endofstorage - _start;}void reserve(size_t n){if (n > capacity()){T* tmp = new T[n];size_t old_size = size();//memcpy(tmp, _start, size() * sizeof(T));for (size_t i = 0; i < old_size; i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;_start = tmp;_finish = tmp + old_size;_endofstorage = tmp + n;}}void resize(size_t n, const T& val = T()) //T()是匿名对象，自定义类型调用它的构造，内置类型也是，整形是0，字符是'\0'，指针是空指针。{if (n > size()){reserve(n);while (_finish < _start + n){*_finish = val;++_finish;}}else{_finish = _start + n;}}void push_back(const T& val) //传引用效率高{/*if (_finish == _endofstorage){reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);}*_finish = val;++_finish;*/insert(end(), val);}void pop_back(){//assert(!empty());//--_finish;erase(--end());}bool empty(){return _start == _finish; }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);//如果扩容了就要更新pospos = _start + len;}iterator it = _finish - 1;while (it >= pos){*(it + 1) = *it;--it;}*pos = val;++_finish;}iterator erase(iterator pos){assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);iterator it = pos + 1;while (it < _finish){*(it - 1) = *it;++it;}--_finish;return pos;}private:iterator _start = nullptr;iterator _finish = nullptr;iterator _endofstorage = nullptr;};template<class T>void print_vector(const vector<T>& v){for (size_t i = 0; i < v.size(); i++){cout << v[i] << " ";}cout << endl;//typename vector<T>::const_iterator it = v.begin(); //前面必须加typename 告诉编译器这是类型，//while (it != v.end())//{//	cout << *it << " ";//	++it;//}//cout << endl;//for (auto e : v)//{//	cout << e << " ";//}//cout << endl;}}