目录
- vector的介绍和使用
- vector的介绍
- vector的使用
- vector 空间增长问题
- vector 迭代器失效问题。（重点）
- vector与erase迭代器失效的代码
- vector深度剖析及模拟实现
- vector模拟实现代码
- 使用memcpy拷贝问题
- 动态二维数组理解
- vector反向迭代器
- reverse_iterator
- vector.h
vector的介绍和使用
vector的介绍
- vector是表示可变大小数组的序列容器。
- 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。 - 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。 - 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时间的复杂度完成的。 - 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。 - 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。
vector的使用
vector 空间增长问题
- capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现，vs下capacity是按1.5倍增长的，g++是按2倍增长的。
这个问题经常会考察，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，影响size
vector 迭代器失效问题。（重点）
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。 - 指定位置元素的删除操作–erase
(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。) - 注意：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。) - 与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效
迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可
vector与erase迭代器失效的代码
vector深度剖析及模拟实现
vector模拟实现代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<assert.h>
#include<vector>
using namespace std;
/// 这里只实现了正向迭代器 //
namespace sz
{
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;
}
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];
}
vector()
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{}
// 拷贝构造
// v1(v2)
/// 写法一
//vector(const vector<T>& v)
//{
// _start = new T[v.size()]; // v.capacity()也可以
// //memcpy(_start, v._start, sizeof(T) * v.size());
// /// memcpy 不能解决vector<vector<int>>的拷贝问题，需要用到下面的方法
// for (size_t i = 0; i < size(); i++)
// {
// _start[i] = v._start[i]; // vector<vector<int>>相当于赋值拷贝，复制拷贝里面已经解决了深拷贝的问题
// }
// _finish = _start + v.size();
// _end_of_storage = _start + v.size();
//}
/// 写法二
//vector(const vector<T>& v)
// :_start(nullptr)
// ,_finish(nullptr)
// ,_end_of_storage(nullptr)
//{
// reserve(v.size());
//for (const auto& e : v)
// {
// push_back(e);
// }
//}
void swap(vector<T>& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);
}
// 下面是带参的vector构造函数，使用了模板嵌套模板
// 好处是象 vector<int> v(string迭代器) 一样可以传与vector<int>不一样的类型
// 还有注意要写初始化列表来初始化
template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
//vector(int n, const T& val = T()) 改为int可以避免vector<int>(10,1)错误但是不满住库中的参数形式
// 库里面的解决办法是添加一个构造函数
vector(int n, const T& val = T())
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(val);
}
}
vector(size_t n, const T& val = T())
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(val);
}
}
/// 写法三, 下面的拷贝构造需要依赖上面的swap和带参的构造函数
// 注意初始化列表
vector(const vector<T>& v)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
vector<T> tmp(v.begin(), v.end());
swap(tmp);
}
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;
}
void resize(size_t n, const T& val = T())
{
// 1. 扩容 + 初始化
//
if (n > capacity())
{
resever(n);
}
if (n > size())
{
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = val;
++_finish;
}
}
else
{
_finish = _start + n;
}
}
void resever(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
size_t se = size();
T* tmp = new T[n];
// 要不要拷贝数据，刚开始_start为空，只需要扩容，不需要拷贝数据
if (_start)
{
//memcpy(tmp, _start, sizeof(T)*sz);
for (size_t i = 0; i < size(); ++i)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
}
//_start = tmp;
///__finish = _start + size();
//_end_of_storage = _start + n;
///_finish = _start + size();这样的写法是错误的
/// 因为size()中_finish - _start中_start已经发生改变与_finish不是指向同一块空间了
///_finish就是要获取内存中元素的个数
/// 解决办法：(1)先定义_finish = tmp + size()，在定义_start = tmp，可以保证_start没有改变
/// 推荐(2) 在改变_start前先保留好长度，size_t se = size();
_start = tmp;
_finish = _start + se;
_end_of_storage = _start + n;
}
}
//左值指既能够出现在等号左边，也能出现在等号右边的变量；
//右值则是只能出现在等号右边的变量
//不加const引用只能是左值，像这样push_back("xxx")就不可以,所以要加const
// 加引用是为了当T为自定义类型时,像string，list等，可以不用拷贝带来的消耗
void push_back(const T& x)
{
if (_finish == _end_of_storage)
{
resever(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
}
*_finish = x;
++_finish;
}
void pop_back()
{
assert(_finish > _start);
--_finish;
}
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
if (_finish == _end_of_storage)
{
size_t len = pos - _start;
resever(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
pos = _start + len;
}
// 挪动数据
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)
{
*(end + 1) = *end;
--end;
}
*pos = x;
++_finish;
return pos;
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
iterator begin = pos + 1;
while (begin < _finish)
{
*(begin - 1) = *begin;
++begin;
}
//if (size() < capacity()/2)
//{
// // 缩容 -- 以时间换空间
//}
--_finish;
return pos;
}
T& front()
{
assert(size() > 0);
return *_start;
}
T& back()
{
assert(size() > 0);
return *(_finish - 1);
}
// v1 = v2
vector<T>& operator=(vector<T> v)
{
swap(v);
return *this;
}
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _end_of_storage;
};
}
void Textvector1()
{
sz::vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
cout << v[i] << " ";
}
cout << endl;
sz::vector<int>::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
for (const auto& e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
void Textvector2()
{
sz::vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
//auto p = find(v.begin(), v.end(), 3);
//if (p != v.end())
//{
// v.insert(p, 30);
//}
//for (const auto& e : v)
//{
// cout << e << " ";
//}
//cout << endl;
//auto p = find(v.begin(), v.end(), 3);
//if (p != v.end())
//{
// v.insert(p, 30);
// cout << *p << endl;
// v.insert(p, 40);
//}
//for (const auto& e : v)
//{
// cout << e << " ";
//}
//cout << endl;
//v.insert(v.begin(), 1);
auto p = find(v.begin(), v.end(), 3);
if (p != v.end())
{
p = v.insert(p, 30);
cout << *p << endl;
v.insert(p, 40);
}
for (const auto& e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
void Textvector3()
{
sz::vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(4);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
//auto pos = find(v.begin(), v.end(), 2);
//if (pos != v.end())
//{
// v.erase(pos);
//}
/// 删除所有的偶数
// 错误的方法
//auto it = v.begin();
//while (it != v.end())
//{
// if (*it % 2 == 0)
// {
// v.erase(it);
// }
// ++it;
//}
/// 正确的方法
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
{
it = v.erase(it);
}
else
{
++it;
}
}
for (const auto& e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
void Textvector4()
{
sz::vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
for (const auto& e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
/// 用默认的拷贝构造函数
// 1. 析构两次 2. 一个对象的修改会影响另一个对象
sz::vector<int> v1(v);
for (const auto& e : v1)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
void Textvector5()
{
std::string s("hello world");
sz::vector<int> v(s.begin(), s.end());
for (const auto& e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
void Textvector6()
{
sz::vector<int> v(5);
for (const auto& e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
void Textvector7()
{
sz::vector<int> v;
v.resize(10, 0);
for (const auto& e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
sz::vector<int> v2;
v2.resever(10);
v2.push_back(1);
v2.push_back(2);
v2.push_back(3);
v2.push_back(4);
v2.push_back(5);
v2.resize(8);
for (const auto& e : v2)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
void Textvector8()
{
//sz::vector<char> v(10, 'c'); // 可以
//sz::vector<string> v(10, "abc"); // 可以
// 下面传入的是两个整形，string中定义的类中有多个构造函数，配备会出现问题
// 本来要调用这个vector(const vector<T>&v)
// 但是调用的是这个vector(InputIterator first, InputIterator last)
//sz::vector<int> v(10, 1); // error
//sz::vector<int> v((size_t)10, 1); // 不建议
sz::vector<int> v(10, 1); // vector库里面的解决办法是添加一个构造函数
for (const auto& e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
int main()
{
Textvector8();
//const int& i = int(10);'
//std::vector<int> v;
return 0;
}
使用memcpy拷贝问题
假设模拟实现的vector中的reserve接口中，使用memcpy进行的拷贝，以下代码会发生什么问题？
int main()
{
bite::vector<bite::string> v;
v.push_back("1111");
v.push_back("2222");
v.push_back("3333");
return 0;
}
问题分析：
- 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
- 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。
动态二维数组理解
vector反向迭代器
reverse_iterator
这里的反向迭代器不仅适用vector也适用ist
#pragma once
namespace sz
{
// 复用， 迭代器适配器
template<class Iterator, class Ret, class Ptr>
class _reverse_iterator
{
public:
Iterator _cur;
typedef _reverse_iterator<Iterator, Ret, Ptr> RIterator;
_reverse_iterator(Iterator it)
:_cur(it)
{}
// 前置
RIterator operator++()
{
--_cur;
return *this;
}
// 后置
RIterator operator++(int)
{
_cur--;
return *this;
}
RIterator operator--()
{
++_cur;
return *this;
}
RIterator operator--(int)
{
_cur++;
return *this;
}
// 这里解引用要注意，先减减再返回
// 注意list和vector 中end指向 list end指向哨兵位的节点 vector指向最后一个元素
Ret operator*()
{
//return *_cur;
auto tmp = _cur;
--tmp;
return *tmp;
}
Ptr operator->()
{
--_cur;
//return _cur.operator->();
return &(*_cur);
}
bool operator!=(const RIterator& it)
{
return _cur != it._cur;
}
};
}
vector.h
#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>
#include<vector>
#include"reverse_iterator.h"
using namespace std;
namespace sz
{
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator; // 迭代器的类型是 T*
typedef const T* const_iterator;
// 反向迭代器
typedef _reverse_iterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;
typedef _reverse_iterator<const_iterator, const T&, const T*> const_reverse_iterator;
reverse_iterator rbegin()
{
return reverse_iterator(end());
}
reverse_iterator rend()
{
return reverse_iterator(begin());
}
const_reverse_iterator rbegin() const
{
return reverse_iterator(end());
}
const_reverse_iterator rend() const
{
return reverse_iterator(begin());
}
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator begin() const
{
return _start;
}
const_iterator end() const
{
return _finish;
}
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];
}
vector()
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{}
void swap(vector<T>& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);
}
template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
vector(int n, const T& val = T())
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(val);
}
}
vector(size_t n, const T& val = T())
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(val);
}
}
vector(const vector<T>& v)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
vector<T> tmp(v.begin(), v.end());
swap(tmp);
}
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;
}
void resize(size_t n, const T& val = T())
{
// 1. 扩容 + 初始化
//
if (n > capacity())
{
resever(n);
}
if (n > size())
{
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = val;
++_finish;
}
}
else
{
_finish = _start + n;
}
}
void resever(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
size_t se = size();
T* tmp = new T[n];
// 要不要拷贝数据，刚开始_start为空，只需要扩容，不需要拷贝数据
if (_start)
{
//memcpy(tmp, _start, sizeof(T)*sz);
for (size_t i = 0; i < size(); ++i)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
}
_start = tmp;
_finish = _start + se;
_end_of_storage = _start + n;
}
}
void push_back(const T& x)
{
if (_finish == _end_of_storage)
{
resever(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
}
*_finish = x;
++_finish;
}
void pop_back()
{
assert(_finish > _start);
--_finish;
}
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
if (_finish == _end_of_storage)
{
size_t len = pos - _start;
resever(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
pos = _start + len;
}
// 挪动数据
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)
{
*(end + 1) = *end;
--end;
}
*pos = x;
++_finish;
return pos;
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
iterator begin = pos + 1;
while (begin < _finish)
{
*(begin - 1) = *begin;
++begin;
}
--_finish;
return pos;
}
T& front()
{
assert(size() > 0);
return *_start;
}
T& back()
{
assert(size() > 0);
return *(_finish - 1);
}
// v1 = v2
vector<T>& operator=(vector<T> v)
{
swap(v);
return *this;
}
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _end_of_storage;
};
}
![玩以太坊链上项目的必备技能（库 [library]-Solidity之旅十七）](https://img-blog.csdnimg.cn/789152d1fd9d40feb70734f65e5b95a3.png#pic_center)
