目录
- 前言
- 总体结构
- 默认成员函数
- 构造函数
- 拷贝构造
- 赋值重载
- 析构函数
- vector的相关容量空间以及访问的实现
- capacity()和size()
- 迭代器实现
- operator[]
- reserve
- vector类对象的修改操作
- 尾插尾删
- 任意位置插入
- 任意位置删除
- 交换和清理
前言
前面我们已经学习了解了vector重要接口的使用：【C++】vector的使用。
下面我们继续来模拟实现vector，这对学习STL有重大帮助。
总体结构
同样，vetor在标准库中已经实现好了，因此在模拟实现时我们可以使用命名空间进行隔离，防止命名冲突。
在vector的使用中我们就已经介绍过源码中的vector是如何写的：
namespace bit
{
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
private:
iterator _start = nullptr;
iterator _finish = nullptr;
iterator _end_of_storage = nullptr;
};
}
和在c语言中的动态顺序表不太一样，vector是由三个指针变量来实现的：
默认成员函数
构造函数
对照着库里面的构造函数可以模拟实现如下：
//强制生成默认构造
vector() = default;
//构造
//函数模板——支持任意迭代器的迭代区间进行初始化
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
first++;
}
}
vector(size_t n, const T& val = T())
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(val);
}
}
vector(int n, const T& val = T())
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(val);
}
}
注意：
1.当所写函数中没有默认构造时，我们就可以写上一句：
vector() = default;
即可强制编译器生成默认构造，当然直接自己写vector(){}也可以。
2.vector(size_t n, const T& val = T())它的缺省值给的是T()，即匿名对象。
我们知道，对匿名对象如果是自定义类型，就调用它的默认构造。如果是内置类型，C++对内置类型进行了升级，让其也有默认构造。
如：
int k = int();//也是正确的
3.我们还要再写一个vector(int n, const T& val = T())是因为如果不写时，我们写vector< int > v(3,5)时会优先匹配上迭代器构造，此时InputIterator会被替代成为int，而解引用就会报错：
error C2100: 非法的间接寻址
拷贝构造
在进行拷贝构造前先扩容，可以避免后期频繁扩容会存在过多的内存碎片。
//拷贝构造v3(v2)
vector(const vector<T>& v)
{
reserve(v.capacity());
for (auto e : v)
{
push_back(e);
}
//两种写法都可以
/*for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
push_back(v[i]);
}*/
}
逐个数据赋值拷贝，属于深拷贝，可以避免浅拷贝的问题。
赋值重载
//传统写法
/*vector<T>& operator=(const vector<T>& v)
{
if (this != &v)
{
reserve(v.capacity());
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
_start[i] = v[i];
}
_finish = _start + v.size();
_end_of_storage = _start + v.capacity();
}
return *this;
}*/
//现代写法，都交给编译器去完成
//v1=v3
vector<T>& operator=(vector<T> v)
{
swap(v);
return *this;
}
对于现代写法，我们使用传值传参，对于自定义类型，编译器会调用它的拷贝构造，即v是v3的一个拷贝构造，直接交换，可使得v1的值换给v，v是一个形参，出了作用域会调用析构函数销毁。
析构函数
~vector()
{
if (_start)
{
delete[] _start;
_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;
}
}
我们前面在构造开空间时用的是new[]，因此在析构时也要使用delete[]。
vector的相关容量空间以及访问的实现
capacity()和size()
对于vector的一系列增删查改都离不开对空间的判断，看容量是否充足，若不充足则需要扩容，即reserve。
对于vector而言，获取数据个数size()和容量大小capacity()都还是比较简单的：
size_t capacity() const
{
return _end_of_storage - _start;
}
size_t size()const
{
return _finish - _start;
}
vector的三个成员变量都是指针，因此我们直接采用指针-指针的方式即可得到相应的数据。
迭代器实现
同样，迭代器也是比较简单的，我们可以将其认定为T*的一个原生指针即可，同样还有const迭代器，即const对象对应的只能访问不能修改。
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator cbegin()const
{
return _start;
}
const_iterator cend()const
{
return _finish;
}
operator[]
迭代器主要实现访问的功能，那operator[]也不能少，也比较简单：
T& operator[](size_t n)
{
return _start[n];
}
reserve
当我们想要增加数据时，我们就要判断我们的容量空间是否足够，如果不足就需要先扩容再插入数据，当然这涉及到深浅拷贝的问题：
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
T* tmp = new T[n];//开辟新空间
size_t oldsize = size();//不能省略
if (_start)
{
//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * oldsize);//浅拷贝不能使用
for(size_t i = 0; i < oldsize; i++)
{
tmp[i] = _start[i];//深拷贝
}
delete[] _start;//释放旧空间
}
_start = tmp;
_finish = _start + oldsize;
_end_of_storage = _start + n;
}
}
注意：为什么说对oldsize的定义
不能省略：
是因为在size()的函数定义中，它是由_start和_finish两个指针相减而来。而后面_start已经到了新空间，而_finish还是属于旧空间上的指针，二者相减就会报错。
通过调试可以发现，对于memcpy是浅拷贝，会使得tmp和_start的指针同时指向同一块空间，析构则会析构两次而崩溃，因此还是要逐个数据赋值拷贝。
vector类对象的修改操作
尾插尾删
void push_back(const T& x)
{
if (_finish == _end_of_storage)
{
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
}
*_finish = x;
_finish++;
}
void pop_back()
{
assert(size() > 0);
--_finish;
}
在尾插时要注意判断空间是否足够，不够还要记得扩容。
尾删时也要判断size是否大于0，避免删除过多导致崩溃。
任意位置插入
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
if (_finish == _end_of_storage)
{
size_t len = pos - _start;//不能省略
iterator newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
pos = _start + len;//更新pos，避免变成野指针
}
iterator end = _finish - 1;
while (pos <= end)
{
*(end + 1) = *end;
--end;
}
*pos = x;
_finish++;
return pos;
}
对于insert可以认为是以下几个步骤：
- 判断数据是否需要
扩容 - 往后
挪动数据 插入数据
而对于size_t len = pos - _start;和pos = _start + len;这两行代码是不能省略的，因为牵扯到扩容，不更新pos就会导致迭代器失效的问题。
任意位置删除
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
iterator end = _finish - 1;
while (pos < end)
{
*pos = *(pos + 1);
pos++;
}
--_finish;
return pos;
}
任意位置的删除只需要将该位置后面的数据挪动覆盖即可，同样存在着迭代器pos失效的问题，这在上一节就已经说了，因此我们要有返回值，返回被删除元素的下一个元素即可。
交换和清理
void swap(vector<T>& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);
}
void clear()
{
erase(begin(), end());
}
库里面其实已经提供了std::swap函数，但vector还是有自己的swap函数，是因为库里面的交换函数涉及到拷贝较多，效率较低，而vector自己的交换函数只需要交换指针即可，没有拷贝，效率高。
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