之前对C++当中的string类做了了解和模拟实现：

C++-string类的模拟实现_chihiro1122的博客-CSDN博客

C++ string类-2_chihiro1122的博客-CSDN博客

C++ string类 迭代器 范围for_string类型迭代器_chihiro1122的博客-CSDN博客

vector类使用模版来实现了，我们可以用 char 类型作为显示实例化，同样可以像string一样存储和修改字符串，那么是不是可以认为 string类 可以被 vector 代替呢？

其实结果是显然不行的，如果可以的话，C++官方文档当中就不会单独存在 string类了。

原因也很简单，string类和vector类 其中一些实现细节是不同的，比如string类是以'\0' 结尾了，虽然在 vector类 也可以尾差一个 '\0' 但是你可以保证这样操作，其他人不一定都会这样做，而且string类是自动加 '\0' 结尾的；

其实最重要的一点是 不用 '\0' 结尾的话，是不好跟C语言进行兼容的，我们在写C/C++ 都知道是向上兼容的，string类就可以跟 C 当中的字符串来进行兼容。

而且就功能上说，string类的接口是比vector 跟丰富的，在string类当中有比如 "+=" 比较大小 等等的，在 vector 有比较大小的接口，但是vector 一般不用于比较大小，vector的比较大小相比于string类的比较大小没有多大意义。

string类是一个确定类型，就可以以string类作为显示实例化，来用vector存储string。

vector类

 vector的介绍

而vector是表示可变大小数组的序列容器。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。可以把vector理解为顺序表。
 

只不过vector在分配空间上和之前在C语言当中实现的顺序表不太一样，它进行了一些优化：

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。

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。

所以，vector为了能管理储存空间的能力，就占用了更多的储存空间，并且这种储存空间以一种有效的方式动态增长。

 与其他动态序列容器相比（deque, list and forward_list），vector 的访问元素更加高效，在其末尾添加和删除元素的时候效率很高，但是对于不在末尾的操作，效率就很低；比起list和forward_list统一的迭代器和引用更好。

 而且vector类和string类的使用方式其实是很多地方都是类似的。

vector的定义

 有四大类构造函数：

(constructor)构造函数声明	接口说明
vector()	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);	拷贝构造
vector (InputIterator first, InputIterator last);	使用迭代器进行初始化构造

例1：

int main()
{
	vector<int> v1;
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(4);

	for (auto v : v1)
	{
		cout << v << " ";
	}
	//1 2 3 4
}

可以构造一个空类，然后尾差值。

例2：

	vector<int> v1(10, 1);

	for (auto val : v1)
	{
		cout << val << " ";
	}
	//1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

	vector<string> v2(10, "***");

	for (auto val : v2)
	{
		cout << val << " ";
	}
	//*** *** *** *** *** *** *** *** *** ***

可以定义多个值，在构造对象的时候。

例3：

	vector<int> v1(10, 1);

	for (auto val : v1)
	{
		cout << val << " ";
	}
	//1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

	vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());

	for (auto val : v2)
	{
		cout << val << " ";
	}
	//1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

可以使用迭代器来进行初始化，像上述就是拿v1的迭代器来进行初始化。

例4：

	string str("hello world");
	vector<char> v1(str.begin(), str.end());

	for (auto val : v1)
	{
		cout << val << " ";
	}
	//h e l l o   w o r l d

不仅仅可以使用vector本类当中的迭代器，因为vector在使用的时候，传入的迭代器使用的是模版实现的迭代器（inputiterator），所以，可以使用其他类的迭代器，像上述例子就是用了string类当中的迭代器。

例5：

	int a[] = { 16,86,64,42 };
	vector<int> v1(a, a + 4);
	for (auto val : v1)
	{
		cout << val << " ";
	}
	//16 86 64 42

还可以用指针来表示范围，来初始化vector；因为其实迭代器就是用指针来实现的，像上述的指针范围，本来就是一个天然的迭代器，而我们在类当中实现的迭代器实际上，可以直接理解为指针来表示一个范围。迭代器的行为其实就是模拟的指针。

vector iterator 的使用

vector 当中的迭代器和string 当中迭代器的时候使用一样的，主要使用的有以下几种：

begin + end	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

还是和string一样，有正向和反向的迭代器。

关于 vector当中迭代器的使用可以参考string当中迭代器的使用：

C++ string类 迭代器 范围for_string类型迭代器_chihiro1122的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/chihiro1122/article/details/130789273?spm=1001.2014.3001.5501

 vector 空间增长问题

 接口也是string一样的：

容量空间	接口说明
size	获取数据个数
capacity	获取容量大小
empty	判断是否为空
resize	改变vector的size
reserve	改变vector的capacity

• 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。
   

测试扩容：

void TestVectorExpand()
{
	size_t sz;
	vector<int> v;
	sz = v.capacity();
	cout << "making v grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		v.push_back(i);
		if (sz != v.capacity())
		{
			sz = v.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}

 VS下输出：

 VS下大概就是1.5 倍的样子。

 使用reserve（）函数可能会出现一下错误：

	vector<int> v1;
	v1.reserve(10);

	for (size_t i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1[i] = i;
	}

断言：

 上面也说了，reserve（）修改的是 _capacity容量，并没有修改 _size 有效字符长度。这时候就要用用resize（），因为resize（）也会进行扩容，而且会修改 _size。

 vector 增删查改

vector增删查改	接口说明
push_back	尾插
pop_back	尾删
find	查找。（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口）
insert	在position之前插入val
erase	删除position位置的数据
swap	交换两个vector的数据空间
operator[]	像数组一样访问

我们注意到，修改当中，vector并没有提供头插头删，因为头插和头删是需要挪动数据的，这样的话效率不高，不是vector的适用范围。但是也是可以头插头删的，使用insert（）和 erase（）函数就可以了（如下例子），使用方式也是和string差不多的，可以参考博客开头给的博客链接。

	int a[] = { 16,86,64,42 };
	vector<int> v1(a, a + 4);
	for (auto val : v1)
	{
		cout << val << " ";
	}
	//16 86 64 42

	v1.erase(v1.begin());
	for (auto val : v1)
	{
		cout << val << " ";
	}
	//86 64 42

	v1.insert(v1.begin(), 1000);
	for (auto val : v1)
	{
		cout << val << " ";
	}
	//1000 86 64 42

我们还发现在vector类当中是没有实现find（）函数的，但是string类当中就实现了find（）函数。其实find（）函数在STL当中是算法模块（<algorithm>）当中已经实现了模版，我们可以直接使用其中的find（）函数：

	int a[] = { 16,86,64,42 };
	vector<int> v1(a, a + 4);
	for (auto val : v1)
	{
		cout << val << " ";
	}
	//16 86 64 42

	vector<int>::iterator pos = find(v1.begin(), v1.end(), 86);
	if (pos != v1.end())
	{
		v1.erase(pos);
	}
	for (auto val : v1)
	{
		cout << val << " ";
	}
	//16 64 42

那么为什么在string当中就实现了find（）函数，而在vector当中就没有实现呢？其实是因为string当中的find（）要实现的功能比较特殊，它不仅要求查找字符，还要要求查找字符子串，而vector当中就没有这么多功能，这需要遍历查找即可；

关于vector的例题

 136. 只出现一次的数字 - 力扣（LeetCode）

class Solution {
public:
	int singleNumber(vector<int>& nums) {
		int value = 0;
		for (auto e : nums) 
        { 
            value ^= e; 
        }
		return value;
	}
};

利用了异或的交换率等等一些特性，这些的因为直接判断的是二进制的数，所以效率高。

118. 杨辉三角 - 力扣（LeetCode）

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> generate(int numRows) {
        vector<vector<int>> vv;
        vv.resize(numRows);
        for(size_t i = 0;i < numRows;i++)
        {
            vv[i].resize(i + 1, 0);
            vv[i][0] = vv[i][i] = 1;
        }

        for(size_t i =0;i < vv.size();i++)
        {
            for(size_t j =0; j < vv[i].size();j++)
            {
                if(vv[i][j] == 0)
                {
                    vv[i][j] = vv[i - 1][j] + vv[i - 1][j - 1];
                }
            }
        }

        return vv;
    }
};

对于其中的 vector<vector<int>> 其实就是二维数组，如下图：

 其实和malloc开辟二维数组空间是的结构是差不多的。

 关于vector<vector<int>> 的用法，比如如下所示，是和二维数组的用法很像的，只不过是调用了两次 operator[] 函数：

17. 电话号码的字母组合 - 力扣（LeetCode）

题意其实和9键输入法有点像，他是可以组合成多条路径，比如：

"23" 就是 ：

["ad","ae","af","bd","be","bf","cd","ce","cf"]

 “258”就是：

 如上是 "a" 这一分支的所以的组合，相应的还有 “b” 和 “c” 的组合，这样的遍历其实就是深度优先遍历，a-j-t 是一次，a-j-u 是一次 ，a-j-v 是一次 ， a-k-t 是一次 ············

如此，把所以的情况都列出来。

代码实现：

class Solution {
    string strA[10] = {"" ,"" ,"abc","def","ghi","jkl","mno","pqrs","tuv","wxyz"};

    //           输入的字符串    递归的层数    用于记录每一次递归到最后形成的字符串  用于返回
    void Combinations(string digits, int level , string CombinStr , vector<string>& returnStr)
    {
        if(level == digits.size())
        {
            returnStr.push_back(CombinStr);
            return;
        }

        int num = digits[level] - '0';
        string str = strA[num];
        for(int i = 0;i < str.size();i++)
        {
            Combinations(digits , level + 1, CombinStr + str[i] , returnStr);
        }
    }

public:
    vector<string> letterCombinations(string digits) {
        string CombinStr;
        vector<string> returnStr;
        if(digits.empty())
        {
            return returnStr;
        }

        Combinations(digits , 0 , CombinStr , returnStr);
        return returnStr;
    }
};

上述的vector<string> 类型的 returnstr 加了 “&”，是因为我们要在递归函数当中去修改 returnstr，而传入的用于 记录每一次遍历到最后形成的字符串的 string类型的 CombinStr 不加 “&”，是因为我们不希望这个 CombinStr  被修改，每一次递归完，回溯的时候，CombinStr  都会和上一层递归当中的CombinStr 保持一致。

迭代器失效问题

 首先我们来看下面这个代码，是自己实现的 vector的 insert（）函数：

		void insert(size_t pos, const T& x)
		{
			assert(pos >= _start && pos <= _finish);
			// 扩容
			if (_finish == _endOfStorage)
			{
				int newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
				reserve(newcapacity);
			}

			// 把数据往后挪一位
			size_t end = finish - 1;
			while (pos <= end)
			{
				*(end + 1) = *end;
				end--;
			}

			*pos = x;
			++finish;
		}

上述insert（）函数实现的是在pos位置插入一个元素，但是再需要扩容之后就会出现问题，如下图所示：

 如上图所示，当使用insert（）函数插入一个元素之前，需要扩容的时候，pos 的类型是 iterator 类型，这个类型 是 T* 模版类型指针的 typedef；就根本而言，pos就是一个指针。当我们扩容的时候，_start 等等的成员变量已经跟着reserve（）函数修改了，但是pos 是insert（）函数当中才有的，reserve（）没有做处理，所以 pos 指针还是指向的原来没有扩容的空间，而且这块空间已经在 reserve（）函数当中被 delete 掉了，那么pos 就是一个野指针了。

 这是在类当中，使用迭代器 很容易出现的一个问题（迭代器失效），向上述的扩容就引发了迭代器失效的问题。

 解决办法：就是只要扩容就更新以下pos，但是问题是如果在新空间当中找到pos原本所在的位置。

很简单，我们可以用 指针 -  指针 的方式来计算 _start 和 pos 之间有多少个元素，在扩容之后就可以根据这个元素个数来对 pos 指针进行更新。

 修正之后的代码：

		void insert(iterator pos, const T& x)
		{
			assert(pos >= _start && pos <= _finish);
			// 扩容
			if (_finish == _endOfStorage)
			{
				size_t len = pos - _start;
				int newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
				reserve(newcapacity);
				pos = _start + len;
			}

			// 把数据往后挪一位
			iterator end = _finish - 1;
			while (pos <= end)
			{
				*(end + 1) = *end;
				end--;
			}

			*pos = x;
			++_finish;
		}

 其实上述还是没有完全解决迭代器失效，上述只是修改了内部的迭代器失效，如果迭代器在外部也是可能会失效的，如下例子：

	auto pos = v.begin() + 3;
	v.insert(pos, 100);  // 假设其中已经扩容

    *pos += 10;

 上述insert（）函数扩容之后，在insert（）函数之外的pos指针已经失效了，他只想了还是扩容之前空间的pos位置，之所以insert（）当中没有修改到是因为，pos是值传参，不行修改外部的pos。

切记，不能用 “&”传参，因为如果使用的是 begin（）类似的迭代器，begin当中返回的是 iterator的对象，返回的是值，并不是引用，所以在两者传参的时候会产生临时对象，临时对象具有常性，这里就涉及到权限的放大，就会编译报错。

这里外部的迭代器失效问题 insert（）函数无法解决，所以在使用insert（）函数的时候要格外注意。

 insert是返回一个迭代器，用与更新外部的迭代器，防止外部的迭代器失效：

最终函数：

iterator insert(iterator pos, const T& x)
		{
			assert(pos >= _start && pos <= _finish);

			if (_finish == _endofstorage)
			{
				size_t len = pos - _start;

				size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
				reserve(newcapacity);

				// 解决pos迭代器失效问题
				pos = _start + len;
			}

			iterator end = _finish - 1;
			while (end >= pos)
			{
				*(end + 1) = *end;
				--end;
			}

			*pos = x;
			++_finish;

			return pos;
		}

 

迭代器失效的介绍：

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
 

#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;
}

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。

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
 

/ 1. 扩容之后，迭代器已经失效了，程序虽然可以运行，但是运行结果已经不对了
int main()
{
	vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
	for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
		cout << v[i] << " ";
	cout << endl;
	auto it = v.begin();
	cout << "扩容之前，vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
	// 通过reserve将底层空间设置为100，目的是为了让vector的迭代器失效
	v.reserve(100);
	cout << "扩容之后，vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
	// 经过上述reserve之后，it迭代器肯定会失效，在vs下程序就直接崩溃了，但是linux下不会
	// 虽然可能运行，但是输出的结果是不对的
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}
程序输出：
1 2 3 4 5
扩容之前，vector的容量为: 5
扩容之后，vector的容量为 : 100
0 2 3 4 5 409 1 2 3 4 5
// 2. 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
#include <vector>
#include <algorithm>
int main()
{
	vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
	vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);
	v.erase(it);

    cout << *it << endl;
    while (it != v.end())
    {
	    cout << *it << " ";
	    ++it;
    }
        cout << endl;
        return 0;
}
程序可以正常运行，并打印：
4 4
5
// 3: erase删除的迭代器如果是最后一个元素，删除之后it已经超过end
// 此时迭代器是无效的，++it导致程序崩溃
int main()
{
	vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
	// vector<int> v{1,2,3,4,5,6};
	auto it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
			v.erase(it);
		++it;
	}
	for (auto e : v)
		cout << e << " ";
	cout << endl;
	return 0;
}
========================================================
// 使用第一组数据时，程序可以运行
[sly@VM - 0 - 3 - centos 20220114]$ g++ testVector.cpp - std = c++11
[sly@VM - 0 - 3 - centos 20220114]$ . / a.out
1 3 5
======================================================== =
// 使用第二组数据时，程序最终会崩溃
[sly@VM - 0 - 3 - centos 20220114]$ vim testVector.cpp
[sly@VM - 0 - 3 - centos 20220114]$ g++ testVector.cpp - std = c++11
[sly@VM - 0 - 3 - centos 20220114]$ . / a.out
Segmentation fault

总结：从上述三个例子中可以看到：SGI STL中，迭代器失效后，代码并不一定会崩溃，但是运行结果肯定不对，如果it不在begin和end范围内，肯定会崩溃的。
与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效。

而迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。