这篇文章，我们模拟一下STL里面的vector的实现。但是会简化一些内容，让大家能够更好的理解。模拟实现的目的不是为了更好的造轮子，而是为了更好的理解这些容器。

1. 成员变量

在前面的string里面，我们定义的成员变量是一个char类型的指针，然后是_size和_capacity，那么在vector里面是这样来定义的呢？我们可以看看vector的源代码。
在vector的源代码里它的成员变量是这样来定义的：

那么这里的迭代器是什么呢？

这个迭代器的意思是：模板类型的指针。
那么我们在来看看这个迭代器的实现：

然后我们再看一下这个函数：

它的开始是start，结束是finish。相减为元素的个数。说明start是指向开头的指针，finish是指向最后一个元素的下一个位置的指针。
那么end_of_storage是什么意思呢？

从这个函数可以分析出：end_of_storage减去开始，为容量大小。所以end_of_storage是指向总容量的下一个位置的指针。
如下所示：

这样，我们可以先写出一些大概框架了：

2. push_back函数

和前面写string的思路是差不多的：

先看需不需要扩容。如果需要，扩完容就尾插。所以我们还需要写一个扩容的函数。

3. reserve函数

这样写有没有什么问题呢？这两行是有一些问题的：

在上一行代码_start被改成tmp了，这个size是_finish - 新的_start，然后在加上新的_start，所以还是_finish，还是nullptr。下面一行也是同样的道理。所以我们可以这样做：

就是提前把元素个数记录一下。然后我们再测试一下：

4. pop_back函数和下标运算符重载

这两个非常简单，都不多说什么了。
pop_back函数：

下标运算符重载：

5. resize函数

我们看一下库里的这个函数：

size_type是它自己typedef的，意思是：无符号整型。value_type也是重命名的，它的意思是：模板类型。那么我们自己写可以这样写：

第二个参数代表的是什么意思呢？就是我们不给参数的话，它会使用这个缺省值。而这个缺省值的意思是：创建一个临时对象，然后拷贝构造val。
那么有的同学会说：自定义类型具有构造函数，那么内置类型像int，double等类型咋办呢？
其实，C++中内置类型升级了，也可以认为有构造函数，析构函数。这样才能更好支持模板。

剩下的思路和string哪里也是差不多的：

6. insert函数

我们先看一下库里的函数：

这里的pos的类型和返回值的类型是迭代器。为什么这里的返回值用的是迭代器呢？我们先写一个不带返回值的来分析：

那么这样写它有没有什么问题呢？我们来看：

经过测试程序挂了，我们调试一下：

一开始的数据。

扩完容的数据。我们发现_start和_finish的地址都变了，而pos没有变。因为扩容是把原来的空间销毁开辟新的空间，_start和_finish更新，pos没有更新。这就会导致下面的循环越界访问。所以我们要更新一下pos。

然后我们再测试一下：

这里就没有问题了。我们在说一下返回值的问题：
我们在这组数据中偶数的位置插入20。

但是出现了断言的错误。为什么呢？我们调试观察：

此时it来到2的位置，观察_start和_finish的地址。

此时扩完容之后，_start和_finish的地址都变了，it成为野指针了。等到后面遇到4的时候，又需要插入了，但是此时的it位置不对，是野指针。就会出现越界访问了。
那么有的同学会说：我们前面不是把pos的位置进行更新了吗？原因是：它是值传递，函数内部改变不会影响外部(it)。那么有的同学会说那我们改成引用。这是不行的，原因是：因为如果我们想传const对象或者是一个临时对象就不行了。所以我们需要返回值。
库里面的是这样返回的：指向新插入的第一个元素的迭代器。


此时，我们每次插入把it更新一下。再测试一下：

7. erase函数

一般vector删除数据，都不考虑缩容的方案。缩容方案：size<capacity/2时，可以考虑开一个size()大小的空间，拷贝数据，释放旧空间。缩容方案的本质是时间换空间。一般设计都不会考虑缩容。
那么不考虑缩容，我们erase要不要返回值呢？
我们看一下库里面的erase函数的格式：

它的返回值：

指向函数调用删除的最后一个元素后面的元素的新位置的迭代器。如果操作擦除了序列中的最后一个元素，则此操作为容器结束。

为什么呢？我们来分析一下：

在这里，我们使用的是库里面的vector的erase函数。我们删除的是序列中的最后一个元素。那么此时pos指向的就是_finish，我们下面再去访问就会越界。这时有的同学会说如果我们不删除最后一个元素呢？

我们发现程序还是挂了。
这是因为：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。

我们来实现一下erase函数：

这里的pos位置就是删除元素的下一个位置。
我们这里的实现，并没有像vs那样强制检查pos位置。所以不会出现程序崩溃的情况。

总结：vector迭代器失效有两种。1.增容，缩容，导致野指针失效。2.迭代器指向的位置意义变了。

8. Linux下迭代器失效问题

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。

我们先看insert扩容情况下：


扩容之后，迭代器已经失效了，在vs下程序就直接崩溃了，但是linux下不会。虽然能运行，但是输出的结果是不对的 。

erase删除情况下：


erase删除任意位置代码后，linux下迭代器并没有失效。因为空间还是原来的空间，后序元素往前搬移了，it的位置还是有效的 。

总结：对于insert和erase造成的迭代器失效问题。Linux的g++检查不严，基本依靠操作系统自身野指针越界检查机制。windows下vs系列检查更严格，使用一些强制检查机制，意义变了也可能会检查出来。

9. 构造函数和析构函数和赋值函数

析构函数比较简单：

构造函数：
上面我们已经写了一个无参的构造函数。但是它还有一些其它的构造方式，我们先来看看库的构造函数：

库里面的构造函数有三种。第一种的就是无参的(暂时不考虑分配器 )。那么我们还有两种的构造方式。
第二个是：构造n个val值的vector。

然后我们再来测试一下：

第三个是：用迭代器区间来构造vector。

我们来测试一下：

我们发现没有问题。但是我们再测试一下test8()。

我们看到报错了。这是为什么呢？原因是：10是int类型，而我们写的第二种是size_t类型，不太符合(有的编译器会类型转换，vs2019没有)。所以vs2019中就不会匹配第二种构造，而是去匹配第三种构造。而第三种构造中，10是int类型，*first是不能解引用int类型的。所以报错了。那么我们该怎么办呢?我们可以再重载一个构造函数：

我们重载一个int类型的，其它不变。就可以了。

拷贝构造函数：

拷贝构造函数，我们这里就不写传统写法了。直接写现代写法：

赋值函数：

这里我们也只写现代写法：

我们再测试一下：

10. 使用memcpy拷贝问题

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？

我们这里写了一个杨辉三角的类。创建了一个5行的杨辉三角。我们来运行一下：

我们看到，它出现了随机数。这是什么情况呢？

其实这一步，要进行两次的拷贝构造。但是在某些编译器的优化下，可能进行一次拷贝构造。但是还是需要进行拷贝的。然后，我们调试进入拷贝构造里面观察。

此时，我们再进入构造函数里面观察。这个构造函数是由迭代器区间来构造的，所以进去的是这个构造函数：

然后，我们需要进入push_back函数。

因为第一次我们是没有空间的，直接开辟4个大小的空间。然后将前4行数据一个一个插入到tmp空间里。如下图所示：

但是当我们插入第5行数据时，需要扩容。

此时，我们已经开辟了一个大小为5的空间。memcpy的拷贝实际是浅拷贝，所以两个指向的是同一块空间。

此时又要delete[] _start，所以它会析构里面的vector< int >，而自定义类型销毁时会去调用它的析构函数，所以都会被析构。然后_start和_finish指向新的空间：

此时再插入第5行数据。

但是，我们要知道。前面的4行数据已经被销毁，成为随机值了。

此时tmp再和我们要拷贝构造的对象(ret)交换。

当这个函数结束时，ret也会销毁，销毁就会去调用析构函数。所以会报错。
解决方案：

这样赋值就不会出现问题了。如果是内置类型，那么直接赋值，肯定没有问题。如果是自定义类型不带资源管理的，那么赋值为浅拷贝也是可以的。如果是自定义类型带资源管理的，那么赋值就会用深拷贝。