STL——vector

目录

1. vector的介绍

2. vector的各个函数

3. vector 迭代器失效问题

4. vector模拟实现及注意

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C语言总结在这常见八大排序在这

作者和朋友建立的社区：非科班转码社区-CSDN社区云

期待hxd的支持哈

最后是打鸡血环节：你只管努力，剩下的交给天意   

1. vector的介绍

vector - C++ Reference (cplusplus.com)

vector与string 理论上应该是一样的，但其实操作上有些不同，没有string方便。而且string和c有相关联，所以后面要有'\0'

1. vector是表示可变大小数组的序列容器。

2. 就像数组一样，vector也采用的连续存储空间来存储元素。也就是意味着可以采用下标对vector的元素进行访问，和数组一样高效。但是又不像数组，它的大小是可以动态改变的，而且它的大小会被容器自动处理。

3. 本质讲，vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组需要被重新分配大小，为了增加存储空间。其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是一个相对代价高的任务，因为每当一个新的元素加入到容器的时候，vector并不会每次都重新分配大小。

4. vector分配空间策略：vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，因为存储空间比实际需要的存储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。但是无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入一个元素的时候是在常数（O1）时间的复杂度完成的。

5. 因此，vector占用了更多的存储空间，为了获得管理存储空间的能力，并且以一种有效的方式动态增长。

6. 与其它动态序列容器相比（deque, list and forward_list）， vector在访问元素的时候更加高效，在末尾添加和删除元素相对高效。对于其它不在末尾的删除和插入操作，效率更低。比起list和forward_list统一的迭代器和引用更好。

PS:

在C++里面因为模板存在的原因，所以内置类型也是有构造函数的，析构也有，这样才能更好支持模板

2. vector的各个函数

以下列出常见的

vector的定义

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

vector iterator 的使用

iterator的使用	接口说明
begin + end（重点）	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
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的reverse_iterator

vector 空间增长问题 

容量空间	接口说明
size	获取数据个数
capacity	获取容量大小
empty	判断是否为空
resize（重点）	改变vector的size
reserve （重点）	改变vector的capacity

vs下capacity是按1.5倍增长的，g++是按2倍增长的。

但是不要固化的认为，vector增容都是2倍，具体增长多少是根据具体的需求定义

的。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。

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，同时影响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

vector 增删查改

vector增删查改	接口说明
push_back（重点）	尾插
pop_back （重点）	尾删
find	查找。（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口）
insert	在position之前插入val
erase	删除position位置的数据
swap	交换两个vector的数据空间
operator[] （重点）	像数组一样访问

3. vector 迭代器失效问题

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)。

对于vector可能会导致其迭代器失效的操作有：

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

以上操作，都有可能会导致vector扩容，也就是说vector底层原理旧空间被释放掉，

而在打印时，it还使用的是释放之间的旧空间，在对it迭代器操作时，实际操作的是一块已经被释放的空间，而引起代码运行时崩溃。

解决方式：在以上操作完成之后，如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，只需给it重新赋值即可。

问题：

1.  

2.

扩容的时候也会有迭代器失效的问题，因为pos是值传递，外面的it没有改变

3.

往前插入时，然后++指向同一个值，会死循环 

解决：

 

 

综合上面有两种失效，一个是野指针，一个是指向的意义变了 

指定位置元素的删除操作--erase

删除pos位置的数据，导致pos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，没有导致底层空间的改变，理论上讲迭代器不应该会失效，但是：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。因此删除vector中任意位置上元素时，vs就认为该位置迭代器失效了。

1. erase的失效都是意义变了，或者不在访问数据的有效范围。

2.一般不会使用缩容的方案，那么erase的失效，一般也不存在野指针的失效 

SGI STL中，迭代器失效后，代码并不一定会崩溃，但是运行结果肯定不

对，如果it不在begin和end范围内，肯定会崩溃的。

与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效

扩容之后，it指向之前旧空间已经被释放了，该迭代器就失效了

后序打印时，再访问it指向的空间程序就会崩溃

迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。

PS:

Linux下，g++编译器对迭代器失效的检测并不是非常严格，处理也没有vs下极端。

SGI STL中，迭代器失效后，代码并不一定会崩溃，但是运行结果肯定不对，如果it不在begin和end范围内，肯定会崩溃的。

问题：错误匹配的时候

解决：多增加一个重载版本

4. vector模拟实现及注意

注意: 对于浅拷贝的问题要多加注意，如用memcpy

1. memcpy是内存的二进制格式拷贝，将一段内存空间中内容原封不动的拷贝到另外一段内存空间中。

2. 如果拷贝的是自定义类型的元素，memcpy既高效又不会出错，但如果拷贝的是自定义类型元素，并且自定义类型元素中涉及到资源管理时，就会出错，因为memcpy的拷贝实际是浅拷贝。

#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>

using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;


template<class T=int>
class my_vector
{
public:
    // Vector的迭代器是一个原生指针
        typedef T* iterator;
        typedef const T* const_iterator;
        iterator begin()
        {
            return _start;
        }
        iterator end()
        {
            return _finish;
        }
        const_iterator cbegin()const                    //注意这里的两个const
        {                                               //前面限制返回值不可被修改
            return _start;                              //后面限制传入this const修饰来调用此次函数
        }
        const_iterator cend() const
        {
            return _finish;
        }
        // construct and destroy
        //默认构造
        my_vector()
            :_start(nullptr),
            _finish(nullptr),
            _endOfStorage(nullptr)
        {}
        //n个值构造
        my_vector(int n, const T& value = T())                  // value = T() 默认构造 内置类型也有
            :_start(nullptr),
            _finish(nullptr),
            _endOfStorage(nullptr)
        {
            reserve(n);
            for (int i = 0; i < n; i++)
            {
                push_back(value);
            }
        }
        //迭代器区间构造
        template<class InputIterator>
        my_vector(InputIterator first, InputIterator last)
            :_start(nullptr),
            _finish(nullptr),
            _endOfStorage(nullptr)
        {
            while (first != last)
            {
                push_back(*first);
                first++;
            }
        }
        //拷贝构造
        my_vector(const my_vector<T>& v)
            :_start(nullptr),
            _finish(nullptr),
            _endOfStorage(nullptr)
        {
            const_iterator first = v.cbegin();
            while (first != v.cend())
            {
                push_back(v[first]);
                first++;
            }
        }
        my_vector<T>& operator= (my_vector<T> v)
        {
            swap(v);
            return *this;
        }
        ~my_vector()
        {
            if (_start)
            {
                delete _start;
                _start = _endOfStorage = _finish = nullptr;
            }
        }
        // capacity.
        size_t size() const
        {
            return _finish - _start;
        }
        size_t capacity() const
        {
            return _endOfStorage - _start;
        }
        void reserve(size_t n)
        {
            size_t sz = size();
            if (n > capacity())
            {
                //注意是新new了个对象
                //避免浅拷贝的问题
                T* tmp = new T[n];
                if (_start)
                {
                    for (size_t i = 0; i < size(); i++)
                    {
                        tmp[i] = _start[i];
                    }
                    delete _start;
                }
                _start = tmp;
            }
            _finish = _start + sz;
            _endOfStorage = _start + n;
        }
        void resize(size_t n, const T& value = T())
        {
            if (n > capacity())
            {
                reserve(n);
            }
            if (n > size())
            {
                //1 2 3     8     5
                while (_finish != _start + n)
                {
                    *_finish = value;
                    _finish++;
                }
            }
            else
            {
                _finish = _start + n;
            }
        }
        ///access///
        T& operator[](size_t pos)
        {
            assert(pos<size());

            return *(_start + pos);
            //return _start[pos];
        }
        const T& operator[](size_t pos)const
        {
            assert(pos < size());

            return *(_start + pos);
        }
        ///modify/
        void push_back(const T& x)
        {
            if (_finish == _endOfStorage)
            {
                size_t newCapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
                reserve(newCapacity);
            }
            *_finish = x;
            ++_finish;
        }
        void pop_back()
        {
            assert(_finish > _start);
            _finish--;
        }

        void swap(my_vector<T>& v)
        {
            std::swap(_start, v._start);
            std::swap(_finish, v._finish);
            std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);
        }
        iterator insert(iterator pos, const T& x)
        {
            assert(pos >= _start && pos <= _finish);
            //这样就不用判断扩容，反正这个值也会被覆盖
            push_back(0);

            size_t end = size()+1;
            while (end != (pos-_start))
            {
                _start[end] = _start[end-1];
                end--;
            }
            _start[end] = x;
            return &_start[end];
        }

        iterator erase(iterator pos)
        {
            assert(pos >= begin() && pos < end());

            iterator end = pos + 1;
            while (end!=_finish)
            {
                *(end - 1) = *end;
                end++;
            }
            _finish--;
            return pos;
        }

private:
    //1 2 3 (空间大小为4)
    iterator _start; // 指向数据块的开始
    iterator _finish; // 指向有效数据的尾          end是\0 
    iterator _endOfStorage; // 指向存储容量的尾    
};

//
//int main()
//{
//    my_vector<int> v;
//
//    return 0;
//}

最后的最后，创作不易，希望读者三连支持

赠人玫瑰，手有余香