C++ 【vector模拟实现】

1.vector注意事项

2.vector基本模拟实现

insert迭代器失效

erase迭代器失效场景

erase正确写法

总结：insert/erase不要直接访问pos，必须先更新pos位置再访问，不然就会出现迭代器失效

3.拷贝构造：深拷贝

3.2 内置类型升级

3.3 非法的间接寻址

4.赋值运算符

1.vector注意事项

vector构造函数

default(1):不仅仅允许在模板参数中自己定义空间配置器allocator，还允许在构造函数时自定义传递

fill(2):n个val初始vector，size_type(==size_t)和value_type(第一个模板模板参数)是vector tpyedef的成员类型

range(3):迭代器区间构造

copy(4):拷贝构造

遍历:[]

[]不同于at，at越界抛异常，[]越界assert

返回pos位置数据的引用

vector迭代器类模板不能用类名，得用模板类型

void testvector1(){vector<int> v1;vector<int> v2(10, 1);vector<int> v3(v2);for (size_t i = 0; i < v2.size(); ++i){cout << ++v2[i] << " ";//[]返回的数据是对应数据的引用}cout << endl;vector<int>::iterator it = v2.begin();while (it != v2.end()){cout << --(*it) << " ";//迭代器可以修改和遍历，但是注意优先级++it;}cout << endl;for (auto ch : v2){cout<<--ch<<" ";}}

push_back && pop_back

vector只提供了尾插尾删

const value_type& val == const T& val(T可以是任意类型)

void testvector4(){vector<string> s;s.push_back("zhangsan");//隐式类型转换string str1("lisi");s.push_back(str1);s.push_back(string("wangwu"));//匿名结构+隐式类型转换for (auto& e : s)//避免深拷贝{cout << e << " ";}}

insert

vector给的不再是下标位置，而是迭代器

erase

void testvector2(){vector<int> v1(10,2);vector<int>::iterator pos = find(v1.begin(), v1.end(),2);if (pos != v1.end())//没找到返回end{v1.insert(pos, 3);}for (auto ch : v1){cout << ch << " ";}cout << endl;pos = find(v1.begin(), v1.end(), 3);if (pos != v1.end())//没找到返回end{v1.erase(pos);}for (auto ch : v1){cout << ch << " ";}}

sort快排（包含在algorithm头文件中）

传迭代器区间即可排序，默认升序

逆序包头文件<functional>，其中greater是仿函数（大堆降序）

void testvector3(){vector<int> v1;v1.push_back(53);v1.push_back(41);v1.push_back(32);v1.push_back(512);greater<int> gt;less<int> ls;//小堆升序sort(v1.begin(), v1.end(), gt);//sort(v1.begin(), v1.end(),greater<int>());//匿名对象for (auto e : v1){cout << e << " ";e++;}

注意：vector没有重载流提取和流插入

resize和reserve

resize改变size和capacity，reserve只改变capacity

2.vector基本模拟实现

vector重要的成员变量是三个迭代器，迭代器是原生指针

begin是第一个位置，finish是最后一个数据的下一个位置，end_of_storage是最后一个位置

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <assert.h>
using namespace std;namespace My_Vector
{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():_start(nullptr),_finish(nullptr),_end_of_storage(nullptr){}~vector(){delete[] _start;_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;}size_t capacity() const{return _end_of_storage - _start;}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];}void reserve(size_t n){if (n > capacity()){size_t sz = size();T* tmp = new T[n];if (_start){//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);//memcpy是浅拷贝for(size_t i = 0;i < sz;++i)//完成vector的数据深拷贝，防止析构两次{tmp[i] = _start[i];//调用对应T类型的赋值运算符完成深拷贝}delete[] _start;}_start = tmp;_finish = _start + sz;//如果写成+size(),_strat已经改变结果会出错 _end_of_storage = _start + n;}}void resize(size_t n,const T& val = T()){if (n > capacity()){reserve(n);}if (n > size()){while (_finish < _start + n)//初始化填入数据{*_finish = val;++_finish;}}else{_finish = _start + n;}}void push_back(const T& v){if (_finish == _end_of_storage){reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2); }*_finish = v;_finish++;}void pop_back(){assert(_start < _finish);--_finish;}private:iterator _start;iterator _finish;iterator _end_of_storage;};}
}

insert迭代器失效

vector没有find

string的find需求不一样（找一个字符或者子串）

vector，list...的find需求是一样的，于是写成了算法，在algorithm头文件中，只需传迭代器即可，注意左闭右开

找不到返回last，第二个模板参数

错误的insert模拟实现

void insert(iterator pos,const T& x){assert(pos >= _start && pos <= _finish);//=finish 为尾插if (_finish == _end_of_storage){//size_t sz = pos - _start;//解决pos失效问题，不写扩容pos失效出问题reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);//pos = _start + sz;//解决pos失效问题,更新pos位置}iterator tail = _finish - 1;while (tail >= pos){*(tail + 1) = *tail;--tail;}*pos = x;_finish++;}

当insert后出现扩容的情况，便会发生迭代器失效

原因：扩容后_start改变（New开辟新空间），旧空间释放，pos迭代器野指针，解应用野指针报错

解决方法：更新insert内部pos位置

第二个问题：pos指向的位置已经不是原来的值，数据发生挪动。insert内部pos修改并不会影响外面实参pos的位置，insert扩容时下次继续对pos位置insert报错

错误程序：在所有的偶数前面插入一个偶数的二倍

void test_vector4(){vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);auto it = v1.begin();while (it != v1.end())//在所有的偶数前面插入一个偶数二倍{if (*it % 2 == 0){v1.insert(it, *it * 2);}++it;}for (auto e : v1){cout << e << " ";}}

程序崩溃，原因在于插入后pos指向新增insert插入的位置，++it == 2，死循环扩容后pos访问野指针

错误解决方法：void insert(iterator& pos,const T& x)

以下情况无法使用iterator&:

头插时v1.insert(v1.begin(),1);原因在于begin函数是传值返回，生成临时变量，具有常性（引用和指针存在权限问题）

解决方法：接收返回值新插入元素的迭代器位置，更新it

     iterator insert(iterator pos,const T& x){assert(pos >= _start && pos <= _finish);//=finish 为尾插if (_finish == _end_of_storage){size_t sz = pos - _start;reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);pos = _start + sz;//解决pos失效问题}iterator tail = _finish - 1;while (tail >= pos){*(tail + 1) = *tail;--tail;}*pos = x;_finish++;return pos; }

void test_vector4(){vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);auto it = v1.begin();while (it != v1.end())//在所有的偶数前面插入一个偶数二倍{if (*it % 2 == 0){it = v1.insert(it, *it * 2);++it;//++第一次跳过新插入的值++it;//++第二次跳过判断的值}else{++it;}}for (auto e : v1){cout << e << " ";}}

erase迭代器失效场景

     void erase(iterator pos){assert(pos >= _start && pos < _finish);//开区间iterator begin = pos + 1;while (begin < _finish){*(begin - 1) = *begin;++begin;}--_finish;}

要求删除所有偶数：程序崩溃

void test_vector3(){vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);vector<int>::iterator it = v1.begin();while (it != v1.end()){if (*it % 2 == 0){v1.erase(it);}++it; }for (auto e : v1){cout << e << " ";}}

要求删除所有偶数：程序正常运行，结果正确

 void test_vector4(){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()){if (*it % 2 == 0){v1.erase(it);}++it; }for (auto e : v1){cout << e << " ";}}

运气好

要求删除所有偶数：程序正常运行，结果错误

void test_vector5(){vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(4);v1.push_back(3);v1.push_back(4);v1.push_back(5);vector<int>::iterator it = v1.begin();while (it != v1.end()){if (*it % 2 == 0){v1.erase(it);}++it; }for (auto e : v1){cout << e << " ";}}

erase正确写法

要求删除所有偶数,解决方法:带返回值，返回删除元素的下一个位置迭代器

同时，erase接收返回值，更新下标

iterator erase(iterator pos){assert(pos >= _start && pos < _finish);//开区间iterator begin = pos + 1;while (begin < _finish){*(begin - 1) = *begin;++begin;}--_finish;return pos;}void test_vector3(){vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(4);v1.push_back(3);v1.push_back(4);v1.push_back(5);vector<int>::iterator it = v1.begin();while (it != v1.end()){if (*it % 2 == 0){it = v1.erase(it);}else{++it;}}for (auto e : v1){cout << e << " ";}}

总结：insert/erase不要直接访问pos，必须先更新pos位置再访问，不然就会出现迭代器失效

3.拷贝构造：深拷贝

三个类型都是内置类型（指针），只能完成值拷贝

两种深拷贝写法

注意：不能使用memcpy，vector<T>中T如果是内置类型值拷贝还好，如果还是一个vector或者string，memcpy相当于浅拷贝析构出问题，完成vector内部T数据深拷贝

 vector(const vector<T>& v){_start = new T[v.size()];//memcpy(_start, v._start, sizeof(T) * v.size());for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i){_start[i] = v._start[i];//内部调用赋值完成深拷贝}_finish = _start + v.size();_end_of_storage = _start + v.size();}vector(const vector<T>& v):_start(nullptr), _finish(nullptr), _end_of_storage(nullptr){reserve(v.size());for (const auto& e : v){push_back(e);}}

现代写法需要带参构造函数，我们需要再实现一个迭代器区间构造函数

类模板的成员函数还能增添模板，成员函数中可以使用双重模板

再次定义的模板需要迭代器区间，无法使用iterator的原因是不知道模板类型，对象可能不是vector，写成模板可以用其他容器迭代器区间构造，只要迭代器解应用数据类型匹配即可

template <class InputIterator>         vector(InputIterator first, InputIterator last):_start(nullptr), _finish(nullptr), _end_of_storage(nullptr){while(first != last){   push_back(*first);++first;}}void swap(vector<T>& v){std::swap(_start,v._start);std::swap(_finish,v._finish);std::swap(_end_of_storage,v._end_of_storage);}vector(const vector<T>& v)//v2 = v1:_start(nullptr), _finish(nullptr), _end_of_storage(nullptr){vector<T> tmp(v.begin(), v.end());//调用模板构造函数swap(tmp);}

3.2 内置类型升级

模板的出现让内置类型也有默认构造函数

        int i = 0;int j = int();//0int w = int(10);

3.3 非法的间接寻址

两个构造函数

vector(size_t n, const T& val = T()):_start(nullptr), _finish(nullptr), _end_of_storage(nullptr){reserve(n);for (size_t i = 0 ; i < n ; ++i){push_back(val);}}template <class InputIterator>         vector(InputIterator first, InputIterator last):_start(nullptr), _finish(nullptr), _end_of_storage(nullptr){while(first != last){   push_back(*first);++first;}}

传两个参数报错：非法的间接寻址

原因在于实例化时编译器寻找最匹配的构造函数，10,1都是int，和半缺省的size_t和T不是最匹配，而和InputIterator模板最匹配，但并不是迭代器区间，不能解应用报错

解决方法，新增一个int重载即可

 void test_vector7(){//vector<int> v(10, 1);//报错，vector<int> v1(10);vector<int> v2(10, 'a');}

4.赋值运算符

赋值是存在对象，拷贝构造是不存在对象

传参是构造，直接swap现代写法

vector<T>& operator=(vector<T> v)//v2 = v1;{swap(v);return *this;}