一、vector的实现
1.1 基本框架
template<class T>
class vector
{
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
public:
private:
iterator _start=nullptr;
iterator _finish=nullptr;
iterator _end_of_storage=nullptr;
};
1.2 vector的默认成员函数
1.2.1 构造函数
vector() = default;
vector(size_t n, const T& val = T())
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; i++)
push_back(val);
}
//使用[first,last)初始化
template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
first++;
}
}
//拷贝构造
vector(const vector& x)
{
//现代写法
vector temp(x);
swap(temp);
}
//使用初始化列表初始化
vector(initializer_list<T> il)
{
reserve(il.size());
for (auto& e : il)
push_back(e);
}
1.2.2 赋值重载函数
vector& operator= (const vector& x)
{
//现代写法
vector temp(x);
swap(temp);
return *this;
}
1.2.3 析构函数
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;
}
1.3 vector的迭代器
//定义迭代器
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
iterator begin()
{
return _start;
}
const_iterator begin()const
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator end()const
{
return _finish;
}
1.4 vector的容量操作
//容量操作
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
size_t capacity()const
{
return _end_of_storage - _start;
}
bool empty() const
{
return size() == 0;
}
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
//保存更新前的元素个数，定位更新后的_finish
size_t old_size = size();
T* temp = new T[n];
for (size_t i = 0; i < size(); i++)
temp[i] = _start[i];//调用赋值操作，否则像string类对象这种就会浅拷贝
delete[] _start;
//更新
_start = temp;
_finish = _start + old_size;
_end_of_storage = _start + n;
}
}
1.5 vector的数据访问
//[]
T& operator[] (size_t n)
{
return _start[n];
}
const T& operator[] (size_t n) const
{
return _start[n];
}
//front()
T& front()
{
return *_start;
}
const T& front() const
{
return *_start;
}
//back()
T& back()
{
return *(_finish-1);
}
const T& back() const
{
return *(_finish-1);
}
1.6 vector的容器修改
void push_back(const T& val)
{
if (_finish == _end_of_storage)
{
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4:2 * capacity();
reserve(newcapacity);
}
*_finish = val;
_finish++;
}
void pop_back()
{
assert(size() >= 0);
_finish--;
}
iterator insert(iterator position, const T& val)
{
size_t pos = position - _start;
assert(pos <= size());
if (_finish == _end_of_storage)
{
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();
reserve(newcapacity);
}
size_t last = size() ;
while (last > pos)
{
_start[last] = _start[last - 1];
last--;
}
_start[pos] = val;
_finish++;
return iterator(_start + pos);//防止迭代器失效
}
iterator erase(iterator position)
{
size_t pos = position - _start;
assert(pos < size());
size_t cur = pos;
while (cur < size())
{
_start[cur] = _start[cur + 1];
cur++;
}
_finish--;
position = _start + pos;//更新position
return position;
}
void swap(vector& x)
{
std::swap(_start, x._start);
std::swap(_finish, x._finish);
std::swap(_end_of_storage,x._end_of_storage);
}
void clear()
{
_finish = _start ;
}
1.7 vector的源码实现
#pragma once
#include<iostream>
#include<cassert>
using namespace std;
namespace caryon
{
template<class T>
class vector
{
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
public:
vector() = default;
vector(size_t n, const T& val = T())
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; i++)
push_back(val);
}
//使用[first,last)初始化
template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
first++;
}
}
//拷贝构造
vector(const vector& x)
{
//现代写法
vector temp(x);
swap(temp);
}
//使用初始化列表初始化
vector(initializer_list<T> il)
{
reserve(il.size());
for (auto& e : il)
push_back(e);
}
vector& operator= (const vector& x)
{
//现代写法
vector temp(x);
swap(temp);
return *this;
}
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;
}
//迭代器
iterator begin()
{
return _start;
}
const_iterator begin()const
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator end()const
{
return _finish;
}
//容量操作
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
size_t capacity()const
{
return _end_of_storage - _start;
}
bool empty() const
{
return size() == 0;
}
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
//保存更新前的元素个数，定位更新后的_finish
size_t old_size = size();
T* temp = new T[n];
for (size_t i = 0; i < size(); i++)
temp[i] = _start[i];//调用赋值操作，否则像string类对象这种就会浅拷贝
delete[] _start;
//更新
_start = temp;
_finish = _start + old_size;
_end_of_storage = _start + n;
}
}
T& operator[] (size_t n)
{
return _start[n];
}
const T& operator[] (size_t n) const
{
return _start[n];
}
T& front()
{
return *_start;
}
const T& front() const
{
return *_start;
}
T& back()
{
return *(_finish-1);
}
const T& back() const
{
return *(_finish-1);
}
void push_back(const T& val)
{
if (_finish == _end_of_storage)
{
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4:2 * capacity();
reserve(newcapacity);
}
*_finish = val;
_finish++;
}
void pop_back()
{
assert(size() >= 0);
_finish--;
}
iterator insert(iterator position, const T& val)
{
size_t pos = position - _start;
assert(pos <= size());
if (_finish == _end_of_storage)
{
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();
reserve(newcapacity);
}
size_t last = size() ;
while (last > pos)
{
_start[last] = _start[last - 1];
last--;
}
_start[pos] = val;
_finish++;
return iterator(_start + pos);//防止迭代器失效
}
iterator erase(iterator position)
{
size_t pos = position - _start;
assert(pos < size());
size_t cur = pos;
while (cur < size())
{
_start[cur] = _start[cur + 1];
cur++;
}
_finish--;
position = _start + pos;
return position;
}
void swap(vector& x)
{
std::swap(_start, x._start);
std::swap(_finish, x._finish);
std::swap(_end_of_storage,x._end_of_storage);
}
void clear()
{
_finish = _start ;
}
private:
iterator _start=nullptr;
iterator _finish=nullptr;
iterator _end_of_storage=nullptr;
};
}
二、vector的拷贝问题
对reserve()函数的分析:
- 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。
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。
三、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。
- 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。
迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。
