引言：

北京时间：2023/3/7/15:33，还有27分钟就要去上课啦！刚刚把最近因为考试原因欠的课给还干净了，已经准备好今天晚上接受航哥的毒打了，毒打就毒打，咱不怕，只要不欠钱，咱就光明磊落；所以这篇博客今天肯定是发不了，不过明天肯定可以，哈哈！对，最重要的一点就是，我的新键盘到了，开心！不过没有按照预期码字到40w，不过也大差不差有37w了，上述的内容以及接下来的内容，我就将会使用我的新键盘，哈哈哈！所以今天我们的学习内容大致还是紧接着上篇有关C++的内容，继续深入学习vector，并且自我实现vector和解决vector中会引出的一些重要问题【如：迭代器失效】

上篇博客，我们已经大致的了解了STL库中的vector类，和vector类的基本使用原理，所以此时我们就带着vector类中的基本接口来自己实现一下vector类，在我们自己实现vector类之前，我们一起去看看C++大佬写的代码，在STL中看vector源码。

STL中的vector源码

大佬写的vector源码非常的长，图片不易展示，感兴趣的同学可以点击该链接vector源码
我们只是展示部分，通过这部分的代码，我们也是可以学到一些干货的，特别就是大佬爱使用重定义（typedef），并且从上述有的接口中可以看出，大佬写代码时，在从堆区上开辟空间时，并不是和我们平时一样使用的是new或者malloc接口，使用的是STL六大天王之一的 空间配置器（内存池） 的写法，并且可以得出，此时我们连空间配置器（内存池）具体是什么都还不清楚，更别谈使用了，所以我们离STL基础还是有距离的，起码空间配置器还在等着我们学习（博客必更）；从源码中我们学到了很多大佬的写法，此时在自己实现vector类之前，我们先偷偷地练习一下大佬的写法，如下代码：

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
using namespace std;

namespace wwx
{
	template<class T>
	class vector
	{
	public:
		typedef T value_type;
		typedef value_type* iterator;
		typedef const value_type* const_iterator;
		typedef size_t size_type;
		iterator begin()
		{
			return start;
		}
		iterator end()
		{
			return finish;
		}
		vector()
			:start(0), finish(0), end_of_storage(0)
		{};
		size_type size()const
		{
			return size_type(end() - begin());
		}
		size_type capacity()const
		{
			return size_type(end_of_storage - begin());
		}

	private:
		iterator start;
		iterator finish;
		iterator end_of_storage;
	};
}

浅浅的实现一下vector类，并且浅浅的模仿一下大佬的写法，typedef 各种数据类型，只要自己看得懂，管他那么多（就是豪横！）哈哈哈！这是大佬的姿态，不是我的哦！

自我实现vector类

简简单单，还是那句话，无论是看源码还是自己实现，第一步都是搞定成员变量，所以接下来我们就先来搞定一下vector类中的私有成员变量吧！如下图：

可以发现，vector类中的私有成员变量中有三个变量，_start、_finish、_end_of_storage，并且此时它们的类型都是 iterator（T*） ，所以我们可以知道，此时vector类中的三个变量，都是指针变量，和我们之前学习的顺序表数组是有非常大的区别的，以前的顺序表使用只有一个指针变量（int*arr），剩下的两个都是整形（size、capacity），并且vector的本质就是一个数组，为什么它的成员变量会这么的奇怪呢？其实本质上就是为了可以使vector在某些方面更加高效，可以更好的使用C++大佬发明的神器（迭代器）。

搞定了类的一把手（成员变量），此时就轮到类的二把手（构造函数），如下图：

当然，我们肯定是没有C++大佬那么牛，写那么多的构造函数，并且我也不知道为什么会有这么多的构造函数，毕竟我们连简单的条件语句都还没有玩明白（#if），所以上述就是我们简单实现vector类的一个构造函数，将三个成员变量初始化为空就行，剩下的工作，就交给编译器去调用默认构造就行，哈哈哈！开心！毕竟默认构造函数身为六大默认函数的老大，也不是浪得虚名的。

构造函数搞定，剩下的工作也就不多了，反正就还是那些东西（增删查改），我相信大多数同学在学习数据结构的时候，都已经学烂了，所以我们对增删查改的原理不多做讲解，我们具体对增删查改的一些细节方面进行学习，因为细节决定成败

首先是增

谈到增就涉及到插入数据，头插、尾插、任意位置插，这里我们就谈谈任意位置插入就行，但当谈任意位置插之前，我们要先搞定扩容的问题，reserve、resize

首先是resize函数，如下图：

不管是从上篇博客，还是之前的string类中，我们都可以了解到，resize和reserve的区别就是resize不仅可以扩容，而且还可以初始化，而且还可以删除数据，所以实现resize函数，就必须要把这些点都给考虑到。
搞定这些点，resize函数我们就差不多搞定了，此时我们就谈谈resize函数在vector类中最重要的一个点，就是resize函数的第二个模板参数，T val = T()，这个到底是个什么鬼，为什么要写成这个鬼样子？

1. 首先谈目的：目的本质还是为了实现resize的初始化特性（当调用该函数时，没有给初始化值，就可以使用这个缺省参数来进行对resizes开辟的空间进行初始化）。
2. 其次谈为什么是T val = T()而不是T val = 0，原因就是：因为此时的vector是一个泛型编程的类，没有具体类型，所以不可以用0来初始化，所以就要用一个模板参数，并且通过一个匿名对象的方式去调用默认构造函数，构造出相应的数据类型，给给val，最后完成相应的数据初始化工作
3. 最后谈，出现的原因，目的就是为了让任意类型都可以调用默认构造，然后任意类型都可以初始化，不会有内置类型和自定义类型初始化的障碍

如下代码就是这种写法的一些例子：（注释非常详细）

	template<class T>
	void Function()
	{ 
		T x = T();//这个就直接用一个int类型来辅助理解就行（int x = int();） 可以看出此时的int();就是我们之前学的匿名对象；其中int 空表示的就是匿名对象，而int()后面的括号其实表示的是，此时拿着这个int空，匿名对象去调用某一个函数，()括号中存放的本就应该是你要调用的这个函数需要的参数
		cout << x << endl;
	}
	void test_my_vector3()
	{
		int i = int();//这个的意思就是：使用int()，匿名对象，然后去调用构造函数，然后延长匿名对象的声明周期（把它给给新的对象）
		int j = int(1);//支持这种写法，本质上还是为了支持模板可以使用（也就是上述resize的缺省参数的写法；很好的解决模板初始化问题）
		int* p = int*();//指针类型不支持直接把匿名对象给给指针类型
		Function<int>();
		Function<int*>();
		Function<double>();
	}

总而言之：这种写法的发明就是为了可以更好的配合泛型编程中模板的使用，让模板变得更加的无懈可击！

搞定了resize函数，此时我们就来看一下reserve函数，如下图：

这个函数唯一要注意的点就是开辟完新空间之后，进行的一些列的赋值操作，这些赋值操作，一不小心就会出问题，所以要注意。

搞定了扩容问题，此时我们就正式进入，数据的插入，也就是增

头插和尾插我们直接复用任意位置插入，所以这边我们重点学习一下任意位置插入就行，如下图：

以上就是一个插入函数的正常代码理解，但是也有不正常理解，我们目前还没有搞定（也就是：迭代器失效问题），也就是上述为什么要记录len，为什么要更新pos，为什么insert函数有返回值等一系列奇奇怪怪的写法，在增这个位置我们先不做详细的学习，先了解就行，我们把这个问题集中起来放在博客的最后，一起解决。

其次就是删

删除数据明面上是非常的简单的，但是暗地里还涉及了迭代器失效的问题，此时想要解决这个问题和上述一样，还是通过使用返回值的方式来解决，这里不多做学习，下面一起搞定。

迭代器失效问题

这个问题是自我实现vector类中最为关键的一个问题，解决这个问题，可以为我们以后理解迭代器打下很好的基础，谁让迭代器是C++大佬发明的一个神器呢？不深入学习不行啊！

如上图，和我们之前在string类中学习的迭代器是一样的，在vector类中，我们依然可以把它给抽象理解成是两个指针，一个是头指针，一个是尾指针（指向最后一个数据的后一个位置（类似于string类中的\0的位置）），这就是大佬发明的迭代器，分分钟给它搞定（浅显）

认识了迭代器，正式进入迭代器失效问题（浅谈）

1. 首先是迭代器失效的原因，可以发现，我们在上述的插入和删除中都碰到了迭代器失效的问题，所以原因如下：

   插入是因为扩容（异地扩），所以导致pos自己本身的地址没有改变，但是pos指向的空间发生了改变（异地扩，原空间被delete），pos指针此时指向的空间并不是原来的那个迭代器区间，而是一个内存中的未知空间（经典的野指针问题）。
   删除是因为位置关系会发生改变（本质上是因为地址不连续），所以也会导致迭代器失效问题

2. 其次是迭代器失效的解决方法，从上述可知，是使用给返回值的方式解决这个问题，结合上述迭代器失效的原因，可以知道，给给返回值的原因
   插入函数是因为，返回pos的位置，就是更新pos的位置，让pos指向的空间保持迭代器区间的地址
   删除使用返回值的原因是，将被删除数据的后一个数据的地址返回给我，这样我依然可以保持迭代器区间地址的连续性，只要能保持连续性，问题就解决了

感兴趣的同学，可以去看看下面这个链接中的文章：详细迭代器内容可见该博客

并且此时还会涉及到双向迭代器、单向迭代器和随机迭代器（string类中的迭代器就是属于随机迭代器），基本使用原理：

一个双向迭代器，此时就不允许传单向迭代器，但是允许传随机迭代器
一个单向迭代器，此时就允许传双向迭代器，也允许传随机迭代器
反正随机就是什么迭代器都可以传，双向不允许传单向

所以上述的迭代器失效问题就是经典的迭代器失效问题中的一个，说明C++中还有非常多的坑在等着我们踩哦！（讨厌！！！）

上图参考下面这个链接：迭代器的本质和基本使用

简单的vector自我实现代码

namespace wwx2
{
	template<class T>
	class my_vector
	{
	public://可以看出上述是把T给直接定义成了一个value_type，然后使用value_type定义了const指针和普通指针（所以本质上：都只是T类型而已）
		typedef T* iterator;//有普通版本的迭代器，此时无论是因为模仿STL还是真的会用到，我们都应该要给一个const类型的迭代器
		typedef const T* const_iterator;
		typedef T& value_type;
		typedef size_t size_type;

		my_vector()
			:_start(nullptr), _finish(nullptr), _end_of_storage(nullptr)//初始化列表初始化
		{}
		iterator begin()
		{
			return _start;
		}
		iterator end()
		{
			return _finish;
		}
		const_iterator begin()const
		{
			return _start;
		}
		const_iterator end()const
		{
			return _finish;
		}
		size_type capacity()const//像这种函数一定要记得加上我们的const
		{
			return _end_of_storage - _start;
		}
		size_type size()const
		{
			return _finish - _start;
		}
		void resize(size_type n, T val = T())//实现了reserve，此时resize复用就行，只是初始化的细节注意一下和size的大小注意一下就行 (所以此时我们就需要多给一个缺省参数，来进行默认的初始化新开辟的空间)，就是防止你没有给第二个参数，只给了第一个参数，那此时我也可以把空间初始化
		{//上面那个缺省值的初始化是非常的神奇的（目的：因为此时的vector是一个泛型编程，是没有具体类型的，所以不可以用0来初始化，所以就要用一个模板参数，然后就是通过一个匿名对象的方式去调用默认构造函数）
			if (n < size())//这个不是缩容（这个属于删除数据，因为size是和数据紧紧挂钩的）
			{
				_finish = _start + n;//这个条件在尾插的时候，扩容，是不可能存在缩容删除数据的（唯一可能的就是我们直接调用这个函数，然后进行传参的时候，只有这种情况才有可能导致删除）
			}
			else
			{
				if (n > capacity()) //这个条件就是传说中的只有你比我小，我才扩容 
				{
					reserve(n);//开空间
				}
				while (_finish != _start + n)//加 初始化
				{
					*_finish = val;//此时已经有空间了，所以就不需要使用定位new的方法，直接赋值就行
					++_finish;
				}
			}
		}
		value_type operator[](size_type pos)//并且此时返回的是一个引用，就是返回别名，目的：节省构造，防止临时变量的常属性
		{
			assert(pos < size());
			return _start[pos];//就是返回这个pos位置在_statr中的那个下标位置（因为此时是指针，所以准确的来说，应该是一个地址位置）
		}
		const value_type operator[](size_type pos)const//就是多重载一个const类型的，给给const对象使用（萝卜青菜给有所爱）
		{
			assert(pos < size());
			return _start[pos];
		}
		void reserve(size_type n)
		{
			//这边肯定是要涉及深浅拷贝问题的(并且为了防止缩容问题，这边还要进行判断)
			if (n > capacity())
			{
				//使用下面调换两个指针的顺序是可以解决的，但是不是很好，所以我们这边直接先把size()的值给接收起来就行
				size_type sz = size();//这样直接使用sz就行了，不需要再使用size(),也就是不需要再考虑finish和start的位置（随便它去变，跟我都没关系）
				iterator tmp = new T[n];//此时这里不需要考虑加1的问题（只有像string这种，需要存一个\0的这种，我们才需要多开一个空间给给它使用）
				if (_start != nullptr)//此时的new是不需要想malloc一样就行开辟成功和失败的判断的，这个只是为了单纯判断一下_start中是否有数据
				{
					memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());
					delete[]_start;//这个就是经典的防止空间太大太小问题，直接开空间，然后拷贝，然后直接把原空间给删除
				}
				//_start = tmp;//注意：因为此时是重新开空间，释放旧空间，所以此时的tmp就是我们的start
				//注意：此时下述的size()是不会因为finish和start的地址改变而改变的 (不会因为重复调用而改变)，一直都是同一个值，也就导致可以直接使用tmp+size()
				//_finish = tmp + size(); //如果此时是先把tmp给给_start，然后再加加size(),此时就会导致finish还是0，而start已经是tmp，然后又因为size就是finish-start，就会导致size是一个负值，也就是-start，然后再用start+size，那么刚好就是0，最后赋值给finish，此时finish就还是0，所以就会导致后面push_back的时候，对空指针解引用的问题，所以此时为了解决这个问题，此时就不敢直接先给给start

				_start = tmp;//先给给finish，再给给start就行，很好的解决finish为空的问题
				_finish = tmp + sz;//提前记录size的好处
				_end_of_storage = tmp + n;//此时的这个是通过tmp指针的首地址，然后加上16个字节，就是首地址向后走走16个字节，得到的就是此时的容量
			}

		}
		void push_back(const T& x)
		{//因为使用的是模板类，所以这里的参数类型都是直接给一个T参数类型就可以了
			//从刚刚的STL源码中，我们可以发现的是，它的push_back使用的是内存池开空间的形式（就是定义new加定义构造）
			//我们这里使用不了，我们就直接使用正常的形式就行（如果想要使用的话，就要在定义模板参数的位置给一个内存池的参数）
			if (_finish == _end_of_storage)
			{
				reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
			}
			*_finish = x;//这步就是尾插的经典步骤，上述的判断只是为了防止空间不足而已（但是由于我们的_end是一个原生指针，所以这里想要直接在尾部赋值，就需要对这个尾部指针进行解引用）
			++_finish;
		}
		void pop_back()
		{
			assert(!empty());//切记assert给的是真
			--_finish;//这种如果直接用，不检查的话，就会导致删多了的话有越界问题（并且因为此时是迭代器的写法，地址问题），就会导致循环找地址，然后就导致无限打印地址，直到地址匹配到
		}
		iterator insert(iterator pos, const T& val)
		{
			assert(pos >= _start);
			assert(pos <= _finish);//还是那个道理，assert中的条件是真条件
			//并且由于这边，我们使用了_finish这个位置，就会导致，如果容量刚好等于_finish的时候，越界，所以这个位置也要进行一个容量的检查
			if (_finish == _end_of_storage)
			{
				size_type len = pos - _start;//先记录（len的作用就是解决迭代器失效问题，目的：更新pos指针）
				reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
				pos = _start + len;//扩容后再更新（解决迭代器失效问题）
			}
			iterator end = _finish - 1;
			while (end >= pos)//此时因为pos的类型是地址，所以不存在-1变成无符号（size_t），所以不存在死循环，没有问题
			{
				*(end + 1) = *end;//此时的意思就是把最后一个数据赋值给0，然后把刚刚那个位置腾出来，然后循环
				--end;
			}
			*pos = val;
			++_finish;

			return pos;
		}
		void erase(iterator pos)
		{
			assert(pos >= _start);
			assert(pos < _finish);

			iterator start = pos + 1;
			while (start != _finish)
			{
				*(start - 1) = *start;
				++start;
			}
			--_finish;

		}
		bool empty()
		{
			return _start == _finish;//当_finish--到_start的时候，就是空，就是不允许的
		}

	private:
		iterator _start;//因为STL源码中是直接使用三个原生指针，所以这边我们模仿它，我们也直接使用三个原生指针就行
		iterator _finish;
		iterator _end_of_storage;

	};
}

测试代码

	void test_my_vector1()
	{
		wwx2::my_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;

		my_vector<int>::iterator it = v.begin();//所以本质，我发现，使用三指针的写法，好像就是为了可以更好的使用迭代器（因为迭代器的本质就是地址的加加减减，前提：地址要连续）
		while (it != v.end())//不连续就会导致迭代器失效问题
		{
			cout << *it << " ";
			++it;
		}
		cout << endl;

		for (auto e : v)//有了迭代器，就有迭代器的小儿子范围for
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;

	}
	void test_my_vector2()
	{
		wwx2::my_vector<int> v;
		v.push_back(1);
		v.push_back(2);
		v.push_back(3);
		v.push_back(4);
		v.push_back(5);

		v.pop_back();
		v.pop_back();

		my_vector<int>::iterator it = v.begin();
		my_vector<int>::const_iterator cit = v.begin();//反正就是萝卜青菜给有所爱，数据类型是什么就调用什么，不怕没有，想要什么就有什么
		while (it != v.end())
		{
			cout << *it << " ";
			++it;
		}
		cout << endl;
	}
	template<class T>
	void Function()
	{ 
		T x = T();//这个就直接用一个int类型来辅助理解就行（int x = int();） 可以看出此时的int();就是我们之前学的匿名对象；其中int 空表示的就是匿名对象，而int()后面的括号其实表示的是，此时拿着这个int空，匿名对象去调用某一个函数，()括号中存放的本就应该是你要调用的这个函数需要的参数
		cout << x << endl;//总而言之：目的就是为了让任意类型都可以调用默认构造，然后任意类型都可以初始化
	}
	void test_my_vector3()
	{
		//int i = int();//这个的意思就是：使用int()，匿名对象，然后去调用构造函数，然后延长匿名对象的声明周期（把它给给新的对象）
		//int j = int(1);//支持这种写法，本质上还是为了支持模板可以使用（也就是上述resize的缺省参数的写法；很好的解决模板初始化问题）
		//int* p = int*();//指针类型不支持直接把匿名对象给给指针类型
		Function<int>();
		Function<int*>();
		Function<double>();
	}
	void test_my_vector4()
	{
		wwx2::my_vector<int> v;
		v.push_back(1);
		v.push_back(2);
		v.push_back(3);
		v.push_back(4);
		v.push_back(5);
		cout << v.size() << endl;
		cout << v.capacity() << endl;

		v.resize(10);

		for (auto e : v)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
	}
	void test_my_vector5()
	{
		wwx2::my_vector<int> v;
		v.push_back(1);//切记push_back也是会调用扩容函数的
		v.push_back(2);
		v.push_back(3);
		v.push_back(4);//此时就很神奇的会涉及到，insert是否扩容问题，如果数据是在push_back的过程，insert就不涉及扩容，如果，insert涉及扩容，那么此时就有迭代器失效的问题，本质就是地址不连续
		//v.insert(3, 30);//聪明的我，居然写成了这样，真的是函数都调不明白啊（但是也刚刚好，可以引出我们的find函数）
		//当然此时也不一定一定要使用find，因为此时可以直接使用迭代器（充分表明我的不聪明）
		v.insert(v.begin(), 0);
		v.insert(v.end(), 6);
		v.insert(v.begin() + 3, 30);//充分表明迭代器是真的好用（促进我们通过变量看地址的好习惯）

		auto pos = find(v.begin(), v.end(), 3);//此时就是把我的迭代器区间传给了find函数，这样就可以使用find函数在迭代器区间中寻找3这个元素
		if (pos != v.end())//这里这样写的目的：主要是为了防止越界
		{
			pos = v.insert(pos, 30);//像这种一直插一直插这种，就会导致一个问题（经典的迭代器失效问题），本质就是：地址不连续了
		}//并且此时如果上述这样写，那么pos在内存中的位置是不会改变的，但是由于insert因为内存不足开空间，导致start和finish的位置发生了改变，间接导致begin和end（迭代器）发生了改变，导致迭代器失效
		(*pos)++;//意思就是：拿更新后的pos地址中的元素加加一下（但是本质上是想要在，3的地方加加，最后会变成在30的地方加加），原因就是pos指向的那个地址是不变（但是地址中的数据在挪动），并且此时因为insert中的pos是个形参，所以不会影响我们外部的pos，所以此时最好使用返回值，直接把pos返回给我们
		//并且此时由于使用引用返回需要有临时变量（常属性），所以不推荐使用，所以这边，我们是通过返回值的方式解决这个问题的
		//总：pos失效后，我们都不推荐使用(*pos)++;所以不敢这样写
		for (auto e : v)//迭代器一失效（也就是begin和end的地址发生了改变），那么此时就会导致pos地址虽然不改变（但是它指向的空间发生了改变（从原来的begin和end的地址变成了一块未知的地址（因为begin和end已经因为扩容拥有了新地址，并且把原来的地址给释放了））），所以pos指向的地址就是一个未知地址，此时pos指针就是一个野指针
		{//总：开空间之后，导致pos指向的迭代器地址被释放，导致野指针问题（这也就是第一种经典的迭代器失效问题）
			cout << e << " ";//所以明白了原理之后，此时的解决方法就是：更新一下pos指针指向的空间（依据pos和start的相对位置不改变来更新）
		} 
		cout << endl;
	}
	void test_my_vector6()
	{
		wwx2::my_vector<int> v;
		v.push_back(1);
		v.push_back(2);
		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);
		}
		(*pos)++;//此时这个不是解引用的意思，可以算是对*这个运算符重载的意思（本质上*的运算符重载就是在获取一下我想要的功能或者是数据）
		for (auto e : v)//并且此时这种删除之后再访问的方式是很不好的，因为如果按照erase代码来说，删除最后一个及时把finish的位置往前挪动一个，此时如果再去访问刚刚4的pos位置，就会导致对一个空地址解引用，此时就出问题了
		{               //所以总的来说：删除数据后，是不允许进行数据访问的（并且此时数据删除也是伴随着迭代器失效的问题的），因为位置关系发生了改变，也就是导致地址不连续（迭代器失效的本质）
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
	}
	
int main()
{
	wwx::vector<int>::iterator it;
	
	wwx2::test_my_vector1();//测试尾插
	wwx2::test_my_vector2();//测试尾删
    wwx2::test_my_vector3();//测试匿名对象
	wwx2::test_my_vector4();//测试resize
	wwx2::test_my_vector5();//测试insert和erase（本质：扩容导致迭代器失效问题）
	wwx2::test_my_vector6();

	return 0;
}

北京时间：2023/3/9/7:58

总结：欠的钱总算又还了一点了，咱们明天见,主要是因为有早8