目录

1.vector的介绍及使用

2.vector接口说明及模拟实现

2.1vector定义

2.2vector迭代器的使用

2.3vector容量

2.4vector增删查改

3迭代器失效

4.使用memcpy拷贝

5.模拟实现

---

1.vector的介绍及使用

vector的文档介绍

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

2.vector接口说明及模拟实现

vector底层其实是使用了三个指针来实现的。

2.1vector定义

vector()
{

}

vector(size_t n, const T& value = T())
{
	reserve(n);
	for (size_t i = 0; i < n; i++)
	{
		push_back(value);
	}
}

vector(int n, const T& value = T())
{
	reserve(n);
	for (size_t i = 0; i < n; i++)
	{
		push_back(value);
	}
}

vector(const vector<T>& v)
{
	reserve(v.capacity());
	for (auto& e : v)
	{
		push_back(e);
	}
}

template<class Inputiterator>
vector(Inputiterator first, Inputiterator last)
{
	while (first != last)
	{
		push_back(*first);
		++first;
	}
}

2.2vector迭代器的使用

 

iterator begin()
{
	return _start;
}

iterator end()
{
	return _finish;
}

const_iterator begin() const
{
	return _start;
}

const_iterator end() const
{
	return _finish;
}

2.3vector容量

 1.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。

2.resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。

size_t size() const
{
	return _finish - _start;
}

size_t capacity() const
{
	return _endOfStorage - _start;
}

bool empty() const
{
	return _start == _finish;
}

void reserve(size_t n)
{
	if (n > capacity())
	{
		T* temp = new T[n];
		size_t len = size();

		if (_start)
		{
			//memcpy(temp, _start, sizeof(T) * len);
			//memcpy是浅拷贝，string扩容时和原_start指向的同一片空间
			//析构时会重复释放

			for (size_t i = 0; i < len; i++)
			{
				temp[i] = _start[i];
			}

			delete[] _start;
		}

		_start = temp;
		_finish = _start + len;
		_endOfStorage = _start + n;
	}
}

void resize(size_t n, const T& value = T())
{
	if (n > size())
	{
		reserve(n);
		iterator end = _start + n;
		while (_finish != end)
		{
			*_finish = value;
			++_finish;
		}
	}

	_finish = _start + n;
}

2.4vector增删查改

void push_back(const T& x)
{
	insert(end(), x);

	/*if (_endOfStorage == _finish)
	{
		reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
	}

	*_finish = x;
	++_finish;*/
}

void pop_back()
{
	assert(empty());

	--_finish;
}

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

	if (_endOfStorage == _finish)
	{
		size_t len = pos - _start;
		reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
		pos = _start + len;
	}

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

	*it = x;
	++_finish;

	return pos + 1;
}

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

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

	return pos;
}


void swap(vector<int>& v)
{
	std::swap(_start, v._start);
	std::swap(_finish, v._finish);
	std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);
}

T& operator[](size_t pos)
{
	assert(pos < size());

	return _start[pos];
}

const T& operator[](size_t pos) const
{
	assert(pos < size());

	return _start[pos];
}

3迭代器失效

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);

	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

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。

---

---

 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
 

using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
	vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
	auto it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
			v.erase(it);
		++it;
	}
	return 0;
}

int main()
{
	vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
	auto it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
			it = v.erase(it);
		else
			++it;
	}
	return 0;
}

第二个main函数才是正确的，也是解决迭代器失效问题的方法，erase函数会返回删除位置的下一个，接受返回值就可以避免迭代器失效。

4.使用memcpy拷贝

在模拟实现reserve函数的过程中，如果使用了memcpy函数会发生什么

void reserve(size_t n)
{
	if (n > capacity())
	{
		T* temp = new T[n];
		size_t len = size();

		if (_start)
		{
			memcpy(temp, _start, sizeof(T) * len);			
			delete[] _start;
		}

		_start = temp;
		_finish = _start + len;
		_endOfStorage = _start + n;
	}
}

只插入4个数据的时候没有问题。

 如果再插入一个（扩容）就会出错。

 

我们会发现运行完delete之后就把原来的数据删除了。其实就是memcpy埋下的坑。 

 调用memcpy其实是一个浅拷贝，一个字节一个字节的拷贝，其实拷贝的只是指针，并没有重新开辟空间。

当我们调用delete的时候，就会把原来的空间释放掉，把原来的空间置为随机值。

解决方法也很简单，就是我们自己拷贝。

void reserve(size_t n)
{
	if (n > capacity())
	{
		T* temp = new T[n];
		size_t len = size();

		if (_start)
		{
			for(size_t i = 0; i < len; i++)
            {
                temp[i] = _start[i];
                //string拷贝是深拷贝
            }
		
			delete[] _start;
		}

		_start = temp;
		_finish = _start + len;
		_endOfStorage = _start + n;
	}
}

5.模拟实现

template<class T>
class vector
{
public:
	typedef T* iterator;
	typedef const T* const_iterator;

	iterator begin()
	{
		return _start;
	}

	iterator end()
	{
		return _finish;
	}

	const_iterator begin() const
	{
		return _start;
	}

	const_iterator end() const
	{
		return _finish;
	}

	vector()
	{

	}

	vector(size_t n, const T& value = T())
	{
		reserve(n);
		for (size_t i = 0; i < n; i++)
		{
			push_back(value);
		}
	}

	vector(int n, const T& value = T())
	{
		reserve(n);
		for (size_t i = 0; i < n; i++)
		{
			push_back(value);
		}
	}

	template<class Inputiterator>
	vector(Inputiterator first, Inputiterator last)
	{
		while (first != last)
		{
			push_back(*first);
			++first;
		}
	}

	void swap(vector<int>& v)
	{
		std::swap(_start, v._start);
		std::swap(_finish, v._finish);
		std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);
	}

	vector(const vector<T>& v)
	{
		reserve(v.capacity());
		for (auto& e : v)
		{
			push_back(e);
		}
	}

	vector<T>& operator=(vector<T> tmp)
	{
		swap(tmp);
		return *this;
	}

	~vector()
	{
		delete[] _start;
		_start = _finish = _endOfStorage = nullptr;
	}

	void reserve(size_t n)
	{
		if (n > capacity())
		{
			T* temp = new T[n];
			size_t len = size();

			if (_start)
			{
				//memcpy(temp, _start, sizeof(T) * len);
				memcpy是浅拷贝，string扩容时和原_start指向的同一片空间
				析构时会重复释放

				for (size_t i = 0; i < len; i++)
				{
				    temp[i] = _start[i];
				}

				delete[] _start;
			}

			_start = temp;
			_finish = _start + len;
			_endOfStorage = _start + n;
		}
	}

	void resize(size_t n, const T& value = T())
	{
		if (n > size())
		{
			reserve(n);
			iterator end = _start + n;
			while (_finish != end)
			{
				*_finish = value;
				++_finish;
			}
		}

		_finish = _start + n;
	}


	void push_back(const T& x)
	{
		insert(end(), x);

		/*if (_endOfStorage == _finish)
		{
			reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
		}

		*_finish = x;
		++_finish;*/
	}

	void pop_back()
	{
		assert(empty());

		--_finish;
	}

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

		if (_endOfStorage == _finish)
		{
			size_t len = pos - _start;
			reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
			pos = _start + len;
		}

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

		*it = x;
		++_finish;

		return pos + 1;
	}

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

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

		return pos;
	}

	T& operator[](size_t pos)
	{
		assert(pos < size());

		return _start[pos];
	}

	const T& operator[](size_t pos) const
	{
		assert(pos < size());

		return _start[pos];
	}

	size_t size() const
	{
		return _finish - _start;
	}

	size_t capacity() const
	{
		return _endOfStorage - _start;
	}

	bool empty() const
	{
		return _start == _finish;
	}

private:
	iterator _start = nullptr;
	iterator _finish = nullptr;
	iterator _endOfStorage = nullptr;
};