【C++】学习笔记——vector

文章目录

七、vector
- 3. vector的模拟实现
- 4. vector实现代码整合
未完待续

七、vector

3. vector的模拟实现

上篇文章我们讲解了非常玄幻的拷贝构造函数，同样的方法，我们也能用这种方法来实现 赋值重载函数 。

void swap(vector<T>& v)
{std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
}vector<T>& operator=(vector<T> v)
{// 通过传参时的拷贝构造，直接与其交换swap(v);return *this;
}

传值传参会调用拷贝构造，所以我们只需要将其与我们要赋值的给交换即可。
我们来测试一下：

// 测试区
void test06()
{vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);vector<int> v1 = v;for (auto e : v1){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;
}

// test.cpp
#include<iostream>
#include"vector.h"
using namespace std;int main()
{my::test06();return 0;
}

在这里插入图片描述

接下来实现一个比较奇怪的东西：迭代器区间构造。一般容器都会支持这个函数。

// 类模板的成员函数可以是函数模板
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{//
}

是的，类模板里面又加了一个函数模板，这样的作用是什么呢？这样的作用就是，这个函数模板可以不局限于类内的迭代器，只要符合模板参数，其他类的迭代器同样可以调用该函数。这样可以使容器与容器之间发生交互。原理就是这样，实现起来也很简单：

// 类模板的成员函数可以是函数模板
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{while (first != last){push_back(*first);++first;}
}

我们来测试一下：

// 测试区
void test07()
{vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);// 这里也可以使用其他容器的迭代器vector<int> v1(v.begin() + 1, v.end() - 1);for (auto e : v1){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;
}

// test.cpp
#include<iostream>
#include"vector.h"
using namespace std;int main()
{my::test07();return 0;
}

在这里插入图片描述
所以说这个迭代器区间构造也是非常好用的。

还有这个构造函数：构造 n 个给定值

// 和resize差不多
vector(size_t n, const T& val = T())
{reserve(n);for (size_t = 0; i < n; ++i){push_back(val);}
}

我们来测试一下：

void test08()
{// 初始化 10 个 1vector<int> v(10, 1);for (auto e : v){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;
}

在这里插入图片描述
啊？哪出问题了？看看错误列表：

通过错误行数，我们找到了：

啊？咋调用到这来了，误把我的参数看成迭代器了？该怎么办呢？其实是这样的：我们实现的构造n个给定值的构造函数里，第一个参数是 size_t ，而在迭代器区间构造函数里，两个参数是相同的 ，这样会导致，我构造 10 个 1 所给的参数更加符合迭代器区间构造函数，因为对另一个来说，有一个 size_t 参数不匹配，所以优先调用迭代器区间构造函数了。所以怎么办？简简单单：size_t 换成 int 就行，虽然对于个数来说， size_t 更加符合，毕竟没有负数，但是 int 也不影响。

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

在这里插入图片描述
OK，完美解决。
我来给出一个情景：

void test09()
{vector<std::string> v;v.push_back("11111");v.push_back("22222");v.push_back("33333");for (auto e : v){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;
}

这段程序的结果是什么？
在这里插入图片描述
没错，是不是非常简单？再来看看：

void test09()
{vector<std::string> v;v.push_back("11111");v.push_back("22222");v.push_back("33333");v.push_back("44444");v.push_back("55555");for (auto e : v){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;
}

这样呢？
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
蛤，报错了。打印倒是打印出来了，那么问题肯定不是出在打印上面，那就是析构。析构出了问题，我们首先想到的就是深浅拷贝，我们所有的函数都避免了浅拷贝，为什么最后还是会出现析构问题？

其实问题出在 reserve 函数里的 memcpy 。memcpy其实是浅拷贝，按照字节一个一个拷贝。就出现了如下图的情况。

在这里插入图片描述
这样导致我们在析构 _start 时，将内容也给析构了，所以后面生命周期结束时的析构就出现了多重析构的问题。既然知道了问题所在，那该如何解决问题呢？

void reserve(size_t n)
{// 比当前容量大才允许扩容if (n > capacity()){size_t old_size = size();// 开空间T* tmp = new T[n];// for循环赋值for (size_t i = 0; i < old_size; ++i){tmp[i] = _start[i];}// 释放旧空间delete[] _start;// 更改地址_start = tmp;_finish = _start + old_size;_endofstorage = _start + n;}
}

换成 for循环赋值就可以了 。
在这里插入图片描述
最后再给大家阐述一下迭代器失效的问题。我们在 insert 中第一次遇到了迭代器失效的问题，但是我们通过更新地址的问题解决了迭代器失效的问题。

void insert(iterator pos, const T& val)
{assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);// 记录相对位置size_t len = pos - _start;if (_finish == _endofstorage){reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());}// 如果发生异地扩容，需要更新 迭代器 ，否则将会发生迭代器失效pos = _start + len;iterator it = _finish - 1;while (it >= pos){*(it + 1) = *it;--it;}*pos = val;++_finish;
}

但是，大家有没有想过，这里的迭代器传入的是临时变量，临时变量更新了后，实参并不会修改，所以在外面这个迭代器的值已经不可信了。有人说可以将这个迭代器使用 引用传参 ，这样也不可以！

v.insert(v.begin(), 1);

这里传参都是传的临时变量，然而临时变量具有常性，加了引用就用不了了，除非再加 const ，加了 const 就更不行了，不能修改的迭代器算什么迭代器？所以这里没有一种好的解决办法，想告诉大家的是：迭代器在修改容器的内容后就已经不再可信了，若需要再次使用迭代器，重新创建一个即可。
我们知道了 insert 可能产生迭代器失效，那么 erase 会产生吗？有小伙伴可能会说，erase 根本就不会扩容，没有空间移动，那就不会出现迭代器失效。我再给大家看看一个场景：我们来删除容器里的偶数

void test10()
{vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);auto it = v.begin();while (it != v.end()){if (*it % 2 == 0){v.erase(it);}++it;}for (auto e : v){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;
}

在这里插入图片描述
没出现问题，那这样呢：

void test10()
{vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);// 这里有两个 4v.push_back(4);v.push_back(4);v.push_back(5);auto it = v.begin();while (it != v.end()){if (*it % 2 == 0){v.erase(it);}++it;}for (auto e : v){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;
}

在这里插入图片描述
？这怎么出问题了？

void test10()
{vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);// 这样呢？v.push_back(4);auto it = v.begin();while (it != v.end()){if (*it % 2 == 0){v.erase(it);}++it;}for (auto e : v){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;
}

在这里插入图片描述
啊？这样程序还能挂掉？
聪明的小伙伴们可以想到，erase 函数删除后会将后面的数据前往移动，删除后迭代器的位置是一个新的数据，然后 ++it 就会错过元素，就会出现答案不对的情况，如果错过了 end 迭代器表示的位置，将会导致循环终止不了，所以引发了一系列问题。那么，该如何解决呢？

auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{if (*it % 2 == 0){v.erase(it);}else{++it;}
}

这样可以吗？说可以也可以，说不可也不可以。在一般情况下，erase 都不会产生缩容的情况，但是没有规定不可以缩容，假如真的有个容器 erase 后会发生缩容问题，那就会导致迭代器失效，就不能使用了。那么库里的 vector 是怎么解决这个问题的呢？我们来看看函数原型：
在这里插入图片描述

是的，库里 vector 的 erase 会返回一个迭代器，指向刚刚被删除的位置。所以库里的 erase 应该这样使用：

auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{if (*it % 2 == 0){// 更新迭代器it = v.erase(it);}else{++it;}
}

那我们的 erase 就要做出相应的修改：

iterator erase(iterator pos)
{assert(pos >= _start);// 不要等于 _finishassert(pos < _finish);iterator it = pos + 1;while (it < _finish){*(it - 1) = *it;++it;}--_finish;return pos;
}

再来测试一下：
在这里插入图片描述 ok，实现完毕。到这里我们的 vector 已经非常优秀了。

4. vector实现代码整合

vector.h 头文件：

#pragma once#include<assert.h>namespace my
{template<class T>class vector{public:typedef T* iterator;typedef T* const_iterator;iterator begin(){return _start;}iterator end(){return _finish;}const_iterator begin() const{return _start;}const_iterator end() const{return _finish;}// 类模板的成员函数可以是函数模板template<class InputIterator>vector(InputIterator first, InputIterator last){while (first != last){push_back(*first);++first;}}vector(){}vector(const vector<T>& v){reserve(v.capacity());for (auto& e : v){push_back(e);}}vector(int n, const T& val = T()){reserve(n);for (size_t i = 0; i < n; ++i){push_back(val);}}void swap(vector<T>& v){std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);}vector<T>& operator=(vector<T> v){// 通过传参时的拷贝构造，直接与其交换swap(v);return *this;}~vector(){delete[] _start;_start = _finish = _endofstorage = nullptr;}size_t size() const{// 数据个数return _finish - _start;}size_t capacity() const{// 容量大小return _endofstorage - _start;}// 下标 + [] 访问T& operator[](size_t pos){assert(pos < size());return _start[pos];}void reserve(size_t n){// 比当前容量大才允许扩容if (n > capacity()){size_t old_size = size();// 开空间T* tmp = new T[n];// for循环赋值for (size_t i = 0; i < old_size; ++i){tmp[i] = _start[i];}// 释放旧空间delete[] _start;// 更改地址_start = tmp;_finish = _start + old_size;_endofstorage = _start + n;}}void resize(size_t n, const T& val = T()){// 插入数据if (n > size()){reserve(n);while (_finish < _start + n){*_finish = val;++_finish;}}// 删除数据else{_finish = _start + n;}}void push_back(const T& val){ 判断扩容//if (_finish == _endofstorage)//{//	reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());//} 插入数据//*_finish = val;//++_finish;insert(end(), val);}// 尾删void pop_back(){//assert(!empty());////--_finish;erase(end() - 1);--_finish;}// 判断容器是否为空bool empty(){return _start == _finish;}void insert(iterator pos, const T& val){assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);// 记录相对位置size_t len = pos - _start;if (_finish == _endofstorage){reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());}// 如果发生异地扩容，需要更新 迭代器 ，否则将会发生迭代器失效pos = _start + len;iterator it = _finish - 1;while (it >= pos){*(it + 1) = *it;--it;}*pos = val;++_finish;}iterator erase(iterator pos){assert(pos >= _start);// 不要等于 _finishassert(pos < _finish);iterator it = pos + 1;while (it < _finish){*(it - 1) = *it;++it;}--_finish;return pos;}private:// 数据起始地址iterator _start = nullptr;// 数据末尾的下一个地址iterator _finish = nullptr;// 容量末尾的下一个地址iterator _endofstorage = nullptr;};// 测试区void test01(){vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);for (int i = 0; i < v.size(); ++i){std::cout << v[i] << " ";}std::cout << std::endl;}void test02(){vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);vector<int>::iterator it = v.begin();while (it != v.end()){std::cout << *it << " ";++it;}std::cout << std::endl;for (auto e : v){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;}void test03(){vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);// 头部插入一个0v.insert(v.begin(), 0);// 尾删v.pop_back();for (auto e : v){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;}void test04(){vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);v.resize(10);for (auto e : v){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;v.resize(30, 7);for (auto e : v){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;v.resize(3);for (auto e : v){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;}void test05(){vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);for (auto e : v){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;vector<int> v1(v);for (auto e : v1){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;}void test06(){vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);vector<int> v1 = v;for (auto e : v1){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;}void test07(){vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);// 这里也可以使用其他容器的迭代器vector<int> v1(v.begin() + 1, v.end() - 1);for (auto e : v1){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;}void test08(){// 初始化 10 个 1vector<int> v(10, 1);for (auto e : v){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;}void test09(){vector<std::string> v;v.push_back("11111");v.push_back("22222");v.push_back("33333");v.push_back("44444");v.push_back("55555");for (auto e : v){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;}void test10(){vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);v.push_back(4);auto it = v.begin();while (it != v.end()){if (*it % 2 == 0){it = v.erase(it);}else{++it;}}for (auto e : v){std::cout << e << " ";}std::cout << std::endl;}
}

tset.cpp 源文件

#include<iostream>
#include"vector.h"
using namespace std;int main()
{my::test10();return 0;
}