【C++/STL】vector（常见接口、模拟实现、迭代器失效）
【C++/STL】vector（常见接口、模拟实现、迭代器失效）
前言
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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pos
pos = _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=v2
vector<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pos
pos = _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;
}
}