1、vector的介绍和使用
1.1、vector的介绍
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。
1.2、vector的使用
1.2.1、vector的定义
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 first, InputIterator last); 使用迭代器进行初始化构造 1.2.2、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
1.2.3、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。
1.2.4、vector增删查改、
1.2.5、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)。
会使迭代器失效的操作有以下几种：
1.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。
#include <iostream> using namespace std; #include <vector> int main() { vector<int> v{1, 2, 3, 4, 5, 6}; auto it = v.begin(); // 将有效元素个数增加到100个，多出的位置使用8填充，操作期间底层会扩容 // v.resize(100, 8); // reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数，操作期间可能会引起底层容量改变 // v.reserve(100); // 插入元素期间，可能会引起扩容，而导致原空间被释放 // v.insert(v.begin(), 0); // v.push_back(8); // 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变 v.assign(100, 8); /* 出错原因：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。 */ while (it != v.end()) { cout << *it << " " ; ++it; } cout << endl; return 0; }2. 指定位置元素的删除操作--erase
#include <iostream> using namespace std; #include <vector> int main() { int a[] = { 1, 2, 3, 4 }; vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int)); // 使用find查找3所在位置的iterator vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3); // 删除pos位置的数据，导致pos迭代器失效。 v.erase(pos); cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问 return 0; }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。
3.与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效
#include <string> void TestString() { string s("hello"); auto it = s.begin(); // 放开之后代码会崩溃，因为resize到20会string会进行扩容 // 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 //s.resize(20, '!'); while (it != s.end()) { cout << *it; ++it; } cout << endl; it = s.begin(); while (it != s.end()) { it = s.erase(it); // 按照下面方式写，运行时程序会崩溃，因为erase(it)之后 // it位置的迭代器就失效了 // s.erase(it); ++it; } }迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。
2.vector深度剖析及模拟实现
2.1、使用memcpy拷贝问题
问题分析：
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. 如果拷贝的是内置类型的元素，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。
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。
2.2、模拟实现
#pragma once #include<iostream> #include<assert.h> using namespace std; namespace kzy { template<class T> class vector { public: typedef T* iterator; typedef const T* const_iterator; vector() :_start(nullptr) ,_finish(nullptr) , _endofstoage(nullptr) {} template <class InputIterator> vector(InputIterator first, InputIterator last) :_start(nullptr) ,_finish(nullptr) ,_endofstoage(nullptr) { while (first != last) { push_back(*first); ++first; } } vector(size_t n, const T& val = T()) : _start(nullptr) , _finish(nullptr) , _endofstoage(nullptr) { reserve(n); for (size_t i = 0; i < n; ++i) { push_back(val); } } vector(int n, const T& val = T()) : _start(nullptr) , _finish(nullptr) , _endofstoage(nullptr) { reserve(n); for (int 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(_endofstoage, v._endofstoage); } vector(const vector<T>& v) : _start(nullptr) , _finish(nullptr) , _endofstoage(nullptr) { vector<T> tmp(v.begin(), v.end()); swap(tmp); } vector<T>& operator=(vector<T> v) { swap(v); return *this; } ~vector() { if (_start != nullptr) { delete[]_start; _start = _finish = _endofstoage = nullptr; } } iterator begin() { return _start; } iterator end() { return _finish; } const_iterator begin() const { return _start; } const_iterator end() const { return _finish; } size_t size() { return _finish - _start; } size_t capacity() { return _endofstoage - _start; } void reserve(size_t n) { size_t sz = size(); if (n > capacity()) { T* tmp = new T[n]; if (_start != nullptr) { //memcpy(tmp, _start, size() * sizeof(T)); for (size_t i = 0; i < size(); i++) { tmp[i] = _start[i]; } delete[]_start; } _start = tmp; } _finish = _start + sz; _endofstoage = _start + n; } void resize(size_t n,T val=T()) { if (n > capacity()) { reserve(n); } if (n > size()) { while (_finish < _start + n) { *_finish = val; ++_finish; } } else { _finish = _start + n; } } void push_back(const T& x) { if (_finish == _endofstoage) { size_t newCapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2; reserve(newCapacity); } *_finish = x; ++_finish; } void pop_back() { if (_finish > _start) { --_finish; } } T& operator[](size_t pos) { assert(pos < size()); return _start[pos]; } const T& operator[](size_t pos) const { assert(pos < size()); return _start[pos]; } iterator insert(iterator pos, const T& x) { assert(pos >= _start && pos <= _finish); if (_finish == _endofstoage) { size_t n = pos - _start; size_t newCapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2; reserve(newCapacity); pos = n + _start; } iterator end = _finish - 1; while (end >= pos) { *(end + 1) = *end; --end; } *pos = x; ++_finish; return pos; } iterator erase(iterator pos) { assert(pos >= _start && pos < _finish); iterator it = pos + 1; while (it != _finish) { *(it - 1) = *it; ++it; } --_finish; return pos; } void clear() { _finish = _start; } private: iterator _start; iterator _finish; iterator _endofstoage; }; }
