做视频网站视频文件都存放在哪里,5118关键词查询工具,网站建设公司宝安,网站原创内容优化【本节目标】 1.vector的介绍及使用 2.vector深度剖析及模拟实现 1.vector的介绍及使用 1.1 vector的介绍 vertor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#xff0c;vector也采用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…【本节目标】 1.vector的介绍及使用 2.vector深度剖析及模拟实现 1.vector的介绍及使用 1.1 vector的介绍 vertor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。 1.2 vector的使用 vector学习时一定要学会查看文档vector的文档介绍vector在实际中非常的重要在实际中我们熟悉常 见的接口就可以下面列出了哪些接口是要重点掌握的。 1.2.1 vector的定义 我们先来看一下vector文档中的构造函数 我们先来直接看看第二个构造函数的使用创建一个包含n个元素的容器。每个元素都是val的副本 void test1() {vectorint v(10, 1);for (auto e : v){cout e ;}cout endl; }运行结果 我们再来看看第三个构造函数创建一个包含与范围 [first, last) 中的元素数量相同的容器每个元素都是从该范围中对应元素构造而来的顺序相同。 void test2() {vectorint v1(10, 1);vectorint v2(v1.begin(), v1.end());vectorint::iterator it1 v2.begin();while (it1 ! v2.end()){cout *it1 ;it1;}cout endl; } 运行结果 我们这里的迭代器区间能不能是其他容器比如string。 void test3() {string str(hello world);//vectorint v2(str.begin(), str.end());//string是char类型这里模板参数需要转为char//如果为int则会输出字符对应的ASCII码值vectorchar v2(str.begin(), str.end());for (size_t i 0; i v2.size(); i){cout v2[i] ;}cout endl; } 那在这里就要提出一个问题了能不能用vectorchar替代string呢 肯定不可以虽然string的有些功能可以通过vectorchar实现但是string中还提供了插入一个字符串的功能vectorchar只能插入单个字符。同时有些库函数或接口可能期望传递的是以 null 结尾的 C 风格字符串而 vectorchar 不会在末尾添加 null 终止字符。在这种情况下使用 string 更方便因为它保证末尾有 null 终止字符。 1.2.2 vector iterator 的使用 void test4() {vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);vectorint::iterator it1 v.begin();while (it1 ! v.end()){cout *it1 ;it1;}cout endl;vectorint::reverse_iterator it2 v.rbegin();while (it2 ! v.rend()){cout *it2 ;it2;}cout endl; } 运行结果 1.2.3 vector 空间增长问题 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STLg是SGI版本STL。 // 测试vector的默认扩容机制 void TestVectorExpand() {size_t sz;vectorint 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;}} } 运行结果 vs运行结果vs下使用的STL基本是按照1.5倍方式扩容 linux下的情况是怎么样的呢我们去验证一下 结论g运行结果linux下使用的STL基本是按照2倍方式扩容 为了解决上面多次开辟空间造成的消耗我们可以提前开辟空间我们是用reserve还是resize呢 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。而resize在开空间的同时还会进行初始化影响size。 void TestVectorExpandOP() {vectorint v;size_t sz v.capacity();v.reserve(100); // 提前将容量设置好可以避免一遍插入一遍扩容cout making bar 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上一般是不会缩容的如果我们想要缩容呢我们就可以使用C11提供的缩容函数。 void test6() {vectorint v;for (int i 0; i 100; i){v.push_back(i);}cout v.size() endl;cout v.capacity() endl;v.resize(10);//不缩容cout v.size() endl;cout v.capacity() endl;v.shrink_to_fit();cout v.size() endl;cout v.capacity() endl; } 运行结果 1.2.4 vector 增删查改 相比string容器的insert这里vector容器提供的insert就简洁了很多。 我们知道string都是使用的下标而这里的vector都是使用的迭代区间。 void test7() {vectorint v;//尾插v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);for (auto e : v){cout e ;}cout endl;//头插v.insert(v.begin(), 1);for (auto e : v){cout e ;}cout endl; } 运行结果 如果我们想在元素3的位置之前插入一个30呢可以使用find函数找到元素3的下标但是我们在vector里面没有找到find函数 注意find这个函数是算法模块实现不是vector的成员接口。 问题为什么string容器要单独写一个find函数而不直接像vector一样直接使用算法里面的find呢 string容器除了查找字符有时候还会查找字符串使用算法模块的find函数不太方便同时string类返回下标才能和其他函数接口更好匹配而算法模块里面的find函数返回的是迭代器。 void test7() {vectorint v;//尾插v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);for (auto e : v){cout e ;}cout endl;//头插v.insert(v.begin(), 1);for (auto e : v){cout e ;}cout endl;vectorint::iterator it find(v.begin(), v.end(), 3);//中间插入,如果找不到就不插入if(it ! v.end()){v.insert(it, 30);}for (auto e : v){cout e ;}cout endl; } 运行结果 注意对于 vector 来说它本身不提供流插入和流提取运算符的重载 和 因为这些运算符的行为和预期对于一系列同类型元素的容器并不明确。 输出操作的歧义性 vector 可能包含大量元素直接使用流插入操作符 输出整个容器可能会导致输出过于庞大不方便进行控制。 输入操作的难以解释性 对于流提取运算符 尝试从流中提取元素并放入 std::vector 时可能需要解决一些语义上的歧义问题。比如应该如何确定输入流的结束以停止提取如果元素类型没有默认构造函数又该如何处理 我们一般通过下面的方式去遍历访问。 //下标 [] for (size_t i 0; i v.size(); i) {cout v[i] ; } cout endl;//迭代器 vectorint::iterator it1 v.begin(); while (it1 ! v.end()) {cout *it1 ;it1; } cout endl;//范围for for (auto e : v) {cout e ; } cout endl; 1.2.5 vector 在OJ中的使用 1. 只出现一次的数字i class Solution{ public:int singleNumber(vectorintnums) {int value 0;for (auto e : nums) {value ^ e; }return value;} };2. 杨辉三角OJ 我们先来介绍一个这个返回值类型是怎么个事儿。 // 涉及resize / operator[] // 核心思想找出杨辉三角的规律发现每一行头尾都是1中间第[j]个数等于上一行[j-1][j] class Solution { public:vectorvectorint generate(int numRows) {vectorvectorint vv(numRows);for (int i 0; i numRows; i){vv[i].resize(i 1, 1);}for (int i 2; i numRows; i){for (int j 1; j i; j){vv[i][j] vv[i - 1][j] vv[i - 1][j - 1];}}return vv;} }; 那我们的vectorstring可行吗可行。 void test8() {vectorstring vstr;string s1(张三);vstr.push_back(s1);vstr.push_back(string(李四));vstr.push_back(王五);for (auto e : vstr){cout e endl;}cout endl; } 我们上面的程序vstr将每个string赋值个e这里就会存在深拷贝的问题消耗较大所以我们可以使用引用并且这里我们不希望值会被更改所以加上const。 void test8() {vectorstring vstr;string s1(张三);vstr.push_back(s1);vstr.push_back(string(李四));vstr.push_back(王五);for (const auto e : vstr){cout e endl;}cout endl; } 运行结果 如果我们想访问第一个元素呢此时e就是一个string访问第一个字符就可以通过[ ]访问。 void test8() {vectorstring vstr;string s1(leetcode);vstr.push_back(s1);vstr.push_back(string(our));vstr.push_back(vector);for (const auto e : vstr){cout e[0];}//还可以这样访问//第一个[]调用vector的[],找到string//的二个[]调用string的[],找到charcout vstr[0][1]; } 运行结果 这里就存在一个问题了能否用vectorchar代替string类呢 这里是不行的string 类在 C 中是一个标准库提供的字符串类型它自动管理字符串的长度包括在末尾添加 null 终止符 \0。这使得 string 对象可以方便地与 C 风格的字符串互操作。而 vectorchar 是一个通用的动态数组它只是存储一系列的字符不会自动在末尾添加 null 终止符。因此如果你试图用 vectorchar 来代替 string你可能会遇到一些问题尤其是在与 C 风格字符串函数或其他字符串处理函数的交互时所以不能使用vectorchar代替string。 2.vector深度剖析及模拟实现 我们先来看一下vector实现的源码看一个容器的源码我么首先提出几点 1.不要一行一行看2.不要看太多细节这个阶段我们的水平有一点不匹配待我们的代码经验更丰富再去看细节3.学会看框架 我们首先要看类的成员变量 然后再看构造函数我们去看看vector是怎么初始化的。 最后我再看看插入逻辑 - push_back 此时我们就能大概猜到上面成员变量的大概意思start是指向数组开始的位置finish是指向有效元素个数的下一个位置end_of_storage是指向空间结束位置。 现在我们就开始手撕vector的实现。首先为了防止和库里面的vector容器冲突我们直接使用命名空间解决这个问题。 然后我们再来写一下成员变量。 namespace yu {templateclass Tclass vector{public:typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;private:iterator _start;iterator _finish;iterator _end_of_storage;}; } 我们先来实现一下构造函数这里直接无参时直接初始化为空指针即可。 vector():_start(nullptr),_finish(nullptr),_end_of_storage(nullptr) {} 除了无参的构造函数库里面还存在其他的构造函数。 我们先来实现一下迭代器区间构造函数。 //迭代器区间构造 //单独添加模板作为参数 template class InputIterator vector(InputIterator first, InputIterator last) {while (first ! last){push_back(*first);first;} } 运行结果 这里为什么不直接给迭代器而要给一个模板参数呢这里要支持多种形式比如数组或者链表数组这里可以是因为数组底层物理空间是连续的属于天然迭代器。 接着实现一下n个val初始化 vector(size_t n, const T val T()) {resize(n, val); }void test_vector11() {vectorstring v1(5, 123);for (auto e : v1){cout e ;}cout endl;vectorint v2(5, 1);for (auto e : v2){cout e ;}cout endl; } 运行我们的程序发现报错了我们发现v2调用了迭代器区间构造因为它更匹配v2。 怎么修改呢参数不使用size_t使用重载int就可以解决。 // 使用int重载函数 vector(int n, const T val T()) {resize(n, val); }void test_vector11() {vectorstring v1(5, 123);for (auto e : v1){cout e ;}cout endl;vectorint v2(5, 1);for (auto e : v2){cout e ;}cout endl; } 再来实现一下析构函数 ~vector() {if(_start){delete[] _start;_start nullptr;_finish nullptr;_end_of_storage nullptr;} } vector的本质就是顺序表在我们之前写的顺序表中除了指向这个顺序表的指针同时还存在了size和capacity这两个重要的变量因此在这里我们也要有能获取size和capacity的函数。在这之前我们先复习一下还记得我们的strlen是干嘛的吗还记得是怎么实现的吗 //模拟实现strlen int mystrlen(char* str) {assert(str ! nullptr);char* begin str;while (*str ! \0){str;}return str - begin; } int main() {//strlen是获取字符串的个数不包括\0char str[] hello!;printf(strlen(str):%d\n, strlen(str));printf(mystrlen(str):%d\n, mystrlen(str));return 0; } 运行结果 通过上面的模拟实现我们想证明什么呢我想说的是指针相减是之间元素的个数begin指向h的位置而str指向\0的位置它们之间相减就是元素个数而我们上面的vector的成员变量都是指针因此我们也可以通过指针相减获取size和capacity。 //指针相减是之间的元素个数。 size_t size() const {return _finish - _start; } size_t capacity() const {return _end_of_storage - _start; } 由于在获取size和capacity的时候我们没有改变对象的属性因此此时可以加上const修饰。现在我们再想实现尾插尾插必定要有扩容的动作所以这里我们先实现reserve函数不缩容版本。我们在模拟实现string类的时候已经实现过reserve函数reserve函数的实现四个步骤 1.开辟新空间2.拷贝数据3.释放旧空间4.指向新空间 void reserve(size_t n) {if(n capacity()){T* temp new T[n];if(_start)memcpy(temp,_start,n*sizeof(T));delete[] _start;_start temp;_finish _start size();_end_of_storage _start capacity();} } 此时我们的开辟空间的函数就已经写成了然后我们在来实现我们的尾插push_back函数注意我们这里实现的是二倍扩容。 void push_back(const T x) {if(_finish _end_of_storage){//开辟空间size_t newcapacity capacity() 0 ? 4 : capacity() * 2;reserve(newcapacity);}*_finish x;_finish; } 这里就有一个问题了我们在push_back函数已经判断了newcapacity必定是大于capacity()可是在reserve函数我们又再次判断了一下这是不是有一点多余呀不多余因为reserve函数除了push_back函数会使用也可以单独使用此时就需要另做判断。为了方便观察到我们是否成功插入函数这里我们需要写一下迭代器begin和end。 iterator begin() {return _start; }iterator end() {return _finish; } 现在就可以测试我们的vector的尾插功能了。 void test_vector1() {vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);vectorint::iterator it v.begin();while(it ! v.end()){cout *it ;it;}cout endl; }int main() {yu::test_vector1();return 0; }此时我们运行我们的程序发现程序崩溃了。为什么呢我们调试一下。 很明显我们发现我们开空间没有开辟成功_finish为空指针在尾插的时候进行了解引用操作所以程序就会崩溃所以就是eserve函数出现了问题。 当我们的程序运行到了39行此时38行的代码已经运行完了但是此时_finish还是为空指针所以就可以断定是这一步出现了问题。 从上图我们就可以发现当我们执行_start temp;之后此时_start就也指向了tmp所指向的那一块空间而此时_finish还是指向旧空间的地方我们的size函数是使用的_finish - _start此时_start的地址已经发生变化_finish - _start之间相减就是未知数所以此时程序就会报错capacity同样如此。 void reserve(size_t n) {if(n capacity()){T* temp new T[n];size_t oldsize size();//保存旧空间有效元素的个数 if(_start){//这里不需要拷贝n个只需oldsize个因为有效元素个数为oldsizememcpy(temp,_start,oldsize*sizeof(T));delete[] _start;}_start temp;_finish _strat oldsize;_end_of_storage _start n;} } 运行结果 上面为了打印输出我们使用的是迭代器的方式我们前面也讲到打印一共有三种方法现在我们已经使用了一种还有两种是范围for和[]操作符重载。范围for前面我们也已经提到它底层就是通过迭代器实现的它是一种傻瓜式的替换我们来看一下范围for输出结果 void test_vector3() {vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);for(auto e : v){cout e ;}cout endl; }int main() {yu::test_vector3();return 0; }运行结果 vector尾插尾删的效率非常高效但是头部或者中间插入删除效率比较一般尽量少用但是vector的最大优势还是随机访问。 c语言阶段学习的顺序表的随机访问是具有局限性的是只读的不能对内部元素进行修改。但是我们这里也可以修改使用返回指针 解引用操作才可以。 int SLAT(SL* ps, int pos) {//可以获得当前位置的元素//返回的是顺序表pos位置元素的拷贝//但是不能对元素进行修改 }SL s;SLAT(s, i); c为了解决这个问题提供了运算符重载[]和at函数这里着重实现运算符重载它通过传引用返回直接可以对元素进行修改。 //此时没有加const可读可写 T operator[] (size_t pos)//传引用返回 {assert(pos size());return _start[pos]; }void test_vector3() {vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);for(int i 0; i v.size(); i){//v.operator[](i) v[i]cout v[i] ;}cout endl; }int main() {yu::test_vector3();return 0; }我们来看一下范围for输出结果 运行结果 有了上述三种形式输出打印此时就可以完全实现print_vector函数了那我们就来使用范围for吧。 很奇怪这里为什么报错了这是因为print_vector的参数是const类型的而我们没有实现const版本的迭代器此时才会报错。 const_iterator begin() const {return _start; }const_iterator end() const {return _finish; }void print_vector(const vectorint v) {for(auto e : v){cout e ;}cout endl; } 此时我们再去运行一下就没有错误了。然后我们再来实现一下尾删pop_back函数这里比较简单vector是不支持在单独的头插头删函数的所以我们这里也就不实现了。 void pop_back() {assert(size() 0);--_finish; } 此时我们再实现一下在任意位置之前插入的函数insert。 // 在pos位置插入 void insert(iterator pos,const T x) {assert(pos _start pos _finish); // 检查扩容if(_finish _end_of_storage) {reserve(capacity() 0 ? 4 : capacity() * 2);}// 把pos后面的数据移走再把x放到pos位置 memmove(pos 1,pos,sizeof(T)*(_finish - pos));*pos x;_finish; }void test_vector2() {vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);v.insert(v.begin(), 100);print_vector(v); }int main() {yu::test_vector2();return 0; } 运行结果 我们再头插一个数据看看结果如何 此时我们头插第一个数据没有问题为什么插入再次头插程序就崩溃了呢我们调式一下 发现是memmove函数发生崩溃了为什么这里本质是一直迭代器失效pos失效了扩容后出现问题了。 根据上面的图我们可以知道此时的pos仍然指向旧空间的位置没有随着新空间的开辟而变化所以当扩容之后此时pos指向的就是随机地址此时访问也肯定会出错要想解决我们就要更新pos。 // 在pos位置插入 void insert(iterator pos, const T x) {assert(pos _start pos _finish);// 检查扩容if (_finish _end_of_storage){//记录pos到_start的距离size_t len pos - _start;reserve(capacity() 0 ? 4 : capacity() * 2);//如果发生扩容pos _start len;}// 把pos后面的数据移走再把x放到pos位置 memmove(pos 1, pos, sizeof(T) * (_finish - pos));*pos x;_finish; } 运行结果 erase接口的实现 void erase(iterator pos) {assert(pos _start);assert(pos _finish);iterator it pos 1;while (it _finish){*(it - 1) *it ;it;}--_finish; }void test_vector3() {vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);print_vector(v);v.erase(v.begin());print_vector(v);v.erase(v.begin() 3);print_vector(v); }int main() {yu::test_vector6();return 0; } 运行结果 resize接口的实现 - 不缩容 我们先来看一下resize的第二个参数T val T()这使一个缺省值如果我们没有传参的时候T()是一个匿名对象它使用类型T的默认构造函数来初始化元素比如我们的string类它就会去调用string类的默认构造函数此时会给val初始化一个带null字符\0的空串对于内置类型在C中它也有默认构造函数如果内置类型是int它就会初始化为0是double就会初始化为0.0。 void resize(size_t n, T val T()) {if (n size()){reserve(n);//这里就包含了两种情况/*1.resize(8),此时ncapacity(),进入reserve函数啥事不干2.resize(15)此时ncapacity(),进入reserve函数扩容*/while (_finish _start n){*_finish val;_finish;}}else{_finish _start n;} }void test_vector4() {vectorint v;v.reserve(10);v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);v.push_back(6);print_vector(v);v.resize(8);print_vector(v);v.resize(15, 1);print_vector(v);v.resize(3);print_vector(v); }int main() {yu::test_vector4();return 0; } 运行结果 内置类型我们已经验证过了会调用默认的构造函数初始化val我们再来看看自定义类型 void test_vector5() {vectorstring v;v.reserve(10);v.push_back(xxxx);v.push_back(xxxx);v.push_back(xxxx);v.push_back(xxxx);v.push_back(xxxx);v.push_back(xxxx);print_vector(v);v.resize(8);print_vector(v);v.resize(15, yyyy);print_vector(v);v.resize(3);print_vector(v); } 运行结果 但是程序这里崩溃了原因暂时先不说我们可以观察到上面的现象就行。我们再看一下拷贝构造和赋值拷贝。 void test_vector3() {vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);print_vector(v);// 拷贝构造vectorint v1 v;print_vector(v);print_vector(v1); }int main() {yu::test_vector3();return 0; } 运行结果 此时我们的程序崩溃了因为我们此时的程序没有写拷贝构造函数此时使用的是编译器生成的默认拷贝构造函数而它是浅拷贝析构两次所以程序此时就会报错。 vector(const vectorT v) {//开辟同样大小的空间然后拷贝数据_start new T[v.capacity()];memcpy(_start, v._start, sizeof(T) * v.size());_finish _start v.size();_end_of_storage _start v.capacity(); } 运行结果 同时我们这里也可以换一种写法 vector(const vectorT v):_start(nullptr), _finish(nullptr), _end_of_storage(nullptr) {for (auto e : v){push_back(e);} } 我们直接通过尾插push_back函数完成拷贝构造push_back函数会帮我们改变_start , _finish和_end_of_storage。上面我们必须要对_start , _finish和_end_of_storage进行初始化成nullptr否则就可能是随机值会出现错误。同时我们这里还可以简化根据C11我们可以给成员变量给上缺省值。 private:iterator _start nullptr;iterator _finish nullptr;iterator _end_of_storage nullptr; };vector(const vectorT v) {for (auto e : v){push_back(e);} } 我们这里还可以优化看看下面的代码 vector(const vectorT v) {reserve(v.capacity());for (const auto e : v){push_back(e);} } 此时提前开辟好空间防止后面会反复开辟空间消耗时间同时这里使用传引用拷贝能节省很大开销。然后我们再来实现一下赋值拷贝这里就不写传统写法的那个开空间拷贝了这里直接使用现代写法。 void swap(vectorT v) {std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage); }// 赋值拷贝现代写法 // v2 v1,v是v1的拷贝 // 这个参数不能传引用 vectorT operator(vectorT v) {swap(v);return *this; } 3.vector 迭代器失效问题。重点 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 3.1. 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() {vectorint 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; } 这里我们着重来介绍一下插入函数的迭代器失效问题。 在上面我们函数内部的迭代器失效的问题得到了解决但是外部的迭代器失效问题依然没有解决因为pos是形参我们只在函数内部对pos位置进行了更新而形参得改变是不会影响实参的外部的it依然指向原始释放的旧空间因此外部的迭代器失效问题依然没有解决。 3.2. 指定位置元素的删除操作--erase #include iostream #include vector using namespace std;int main() {int a[] { 1, 2, 3, 4 };vectorint v(a, a sizeof(a) / sizeof(int));// 使用find查找3所在位置的iteratorvectorint::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。 以下代码的功能是删除vector中所有的偶数请问那个代码是正确的为什么 void test_vector6() {vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);v.push_back(6);auto it v.begin();while (it ! v.end()){if (*it % 2 0)v.erase(it);it;} } 运行结果 我们来调式一下程序 我们发现当程序删除最后一个元素后此时就应该停止但是我们的程序还执行了it导致it向后访问了由于我们的程序是不缩容的导致我们的程序删除最后一个元素仅仅是--finish并没有将之前_finish的元素进行销毁所以此时还是6导致程序又进去了然后程序判断为偶数于是执行删除但是此时pos位置不再小于_finish于是程序就触发断言了。我们来看看图解 如果我们再尾插一个奇数呢 void test_vector6() {vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2); v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);v.push_back(6);auto it v.begin();while (it ! v.end()){if (*it % 2 0)v.erase(it);it;}print_vector(v); } 运行结果 这是因为在删除6之后it然后执行*it为7经过判断不为偶数就再次执行it然后it就到了end位置程序不满足循环调教于是就退出了我们再看看下面的情况 void test_vector6() {vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(4);v.push_back(5);v.push_back(6);v.push_back(7);auto it v.begin();while (it ! v.end()){if (*it % 2 0)v.erase(it);it;}print_vector(v); } 运行结果 我们发现我们的程序没有做到有效的偶数删除这是因为erase删除是从后先前覆盖的删除了第一个元素2后第二个2就把第一个2覆盖掉了但是此时我们的程序执行了it就跳过了第二个元素2所以我们程序的逻辑还是有一点问题所以我们来修改一下我们的代码 void test_vector6() {vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(4);v.push_back(5);v.push_back(6);v.push_back(7);auto it v.begin();while (it ! v.end()){if (*it % 2 0)v.erase(it);elseit;}print_vector(v); } 运行结果 如果最后一个元素是偶数呢 void test_vector6() {vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(4);v.push_back(5);v.push_back(6);auto it v.begin();while (it ! v.end()){if (*it % 2 0)v.erase(it);elseit;}print_vector(v); } 运行结果 我们发现将it放入到else里面我们的程序就能正常去掉偶数值。这是因为我们erase的实现逻辑是覆盖操作删除数据没有对it进行改变。但是这里能正常去掉偶数值是偶然性我们来使用一下库里面的vector看看结果是怎样 void test_vector6() {std::vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(4);v.push_back(5);v.push_back(6);auto it v.begin();while (it ! v.end()){if (*it % 2 0)v.erase(it);elseit;}for (auto e : v){cout e ;}cout endl; } 运行结果 我们来调式一下看看问题在哪 我们发现我们的程序在332就出错了这是因为vs进行了强制的检查验证vs认为erase(it)之后它就认为it此时已经失效了就不允许再次访问了。所以我们上面的程序也是错误的面对erase缩容和vs极端检查验证情况下都是错误的。 3.3. 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() {vectorint 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() {vectorint v{ 1,2,3,4,5 };vectorint::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() {vectorint v{ 1,2,3,4,5 };// vectorint 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 [slyVM - 0 - 3 - centos 20220114]$ g testVector.cpp - std c11 [slyVM - 0 - 3 - centos 20220114]$ . / a.out 1 3 5// 使用第二组数据时程序最终会崩溃 [slyVM - 0 - 3 - centos 20220114]$ vim testVector.cpp [slyVM - 0 - 3 - centos 20220114]$ g testVector.cpp - std c11 [slyVM - 0 - 3 - centos 20220114]$ . / a.out Segmentation fault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。 3.4. 与vector类似string在插入扩容操作erase之后迭代器也会失效 #include string void TestString() {string s(hello);auto it s.begin();// 放开之后代码会崩溃因为resize到20会string会进行扩容// 扩容之后it指向之前旧空间已经被释放了该迭代器就失效了// 后序打印时再访问it指向的空间程序就会崩溃//s.resize(20, !);while (it ! s.end()){cout *it;it;}cout endl;it s.begin();while (it ! s.end()){it s.erase(it);// 按照下面方式写运行时程序会崩溃因为erase(it)之后// it位置的迭代器就失效了// s.erase(it); it;} } 迭代器失效解决办法在使用前对迭代器重新赋值即可。我们发现库中inser和erase是有返回值的。 当我们用返回值接收对迭代器重新赋值就解决了上面的问题。所以我们上面实现的erase函数和insert函数也要修改一下。 iterator erase(iterator pos) {assert(pos _start);assert(pos _finish);iterator it pos 1;while (it _finish){*(it - 1) *it ;it;}--_finish;return pos; }// 在pos位置插入 iterator insert(iterator pos, const T x) {assert(pos _start pos _finish);// 检查扩容if (_finish _end_of_storage){//记录pos到_start的距离size_t len pos - _start;reserve(capacity() 0 ? 4 : capacity() * 2);//如果发生扩容pos _start len;}// 把pos后面的数据移走再把x放到pos位置 memmove(pos 1, pos, sizeof(T) * (_finish - pos));*pos x;_finish;return pos; } 再次用我们自己实现的vector就也可以正常运行。 结论insert和erase形参pos都可能失效原则是insert和erase过的迭代器都不要再使用。 4.vector深拷贝的相关问题 4.1 使用memcpy拷贝问题 假设模拟实现的vector中的reserve接口中使用memcpy进行的拷贝以下代码会发生什么问题 void test_vector8() {vectorstring v;v.push_back(1111);v.push_back(2222);v.push_back(3333);v.push_back(4444);v.push_back(5555);for (auto e : v){cout e ;}cout endl; } 运行结果 我们来调式一下 我们发现我们的程序在扩容之后就出现了错误。 问题分析 1. memcpy是内存的二进制格式拷贝将一段内存空间中内容原封不动的拷贝到另外一段内存空间中2. 如果拷贝的是基本类型的元素memcpy既高效又不会出错但如果拷贝的是自定义类型元素并且自定义类型元素中涉及到资源管理时就会出错因为memcpy的拷贝实际是浅拷贝。 我们的delete会做两件事首先是调用析构函数然后再是释放空间由于memcpy的拷贝实际是浅拷贝再使用delete后_str就会被析构函数情况导致tmp里面的_str就是野指针从而导致程序出错所以要想解决这里的问题就要对每一个string去做深拷贝。 void reserve(size_t n) {if (n capacity()){T* temp new T[n];size_t oldsize size();//保存旧空间有效元素的个数 if (_start)//memcpy(temp, _start, n * sizeof(T));for (size_t i 0; i oldsize; i){temp[i] _start[i];//赋值操作符}delete[] _start;_start temp;_finish _start oldsize;_end_of_storage _start n;} } 通过赋值操作符实现上面的深拷贝temp[i]就是我们的string类型进行赋值操作它就会去调用string类的赋值操作符重载去实现深拷贝。结论如果对象中涉及到资源管理时千万不能使用memcpy进行对象之间的拷贝因为memcpy是 浅拷贝否则可能会引起内存泄漏甚至程序崩溃我们的我insert里面有memmove它也是浅拷贝我们也要修改一下 // 在pos位置插入 iterator insert(iterator pos, const T x) {assert(pos _start pos _finish);// 检查扩容if (_finish _end_of_storage){//记录pos到_start的距离size_t len pos - _start;reserve(capacity() 0 ? 4 : capacity() * 2);//如果发生扩容pos _start len;}// 把pos后面的数据移走再把x放到pos位置 //memmove(pos 1, pos, sizeof(T) * (_finish - pos));iterator end _finish - 1;while (end pos){*(end 1) *end;--end;}*pos x;_finish;return pos; } 这里也是如此当T是string类型的时候此时就是string赋值给string此时调用的就是string的赋值了。 5.动态二维数组理解 // 以杨慧三角的前n行为例假设n为5 void test2vector(size_t n) {// 使用vector定义二维数组vvvv中的每个元素都是vectorintyu::vectoryu::vectorint vv(n);// 将二维数组每一行中的vecotrint中的元素全部设置为1for (size_t i 0; i n; i)vv[i].resize(i 1, 1);// 给杨慧三角出第一列和对角线的所有元素赋值for (int i 2; i n; i){for (int j 1; j i; j){vv[i][j] vv[i - 1][j] vv[i - 1][j - 1];}} } yu::vectoryu::vectorint vv(n);构造一个vv动态二维数组vv中总共有n个元素每个元素都是vector类 型的每行没有包含任何元素如果n为5时如下所示 vv中元素填充完成之后如下图所示 使用标准库中vector构建动态二维数组时与上图实际是一致的。