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2.5.1 有参构造 vector(int n, const T& value = T())
2.5.3 拷贝构造 vector(const vector& v)
一、vector的介绍和基本使用的方法
1.1 介绍
vector 是 C++ 标准库中的一个容器，提供了动态数组的功能。它可以根据需要动态增长或减少其大小，并且支持随机访问元素（类似我们初学的数组，但却有很多的不同），以下是其的几个特性：
动态大小: 允许在运行时动态增加或减少其大小，而无需在编译时指定数组大小。
随机访问: 可以使用索引随机访问元素。这意味着可以通过索引直接访问任何位置的元素，而不必像链表那样从头开始遍历。
连续存储: 元素在内存中是连续存储的，这样就可以利用 CPU 缓存的局部性原理，提高访问效率
自动管理内存: 自动管理动态数组的内存分配和释放，使得程序员无需手动处理内存管理问题。
模板类:
vector是一个模板类，可以存储任意类型的元素。这意味着可以创建包含整数、浮点数、自定义对象等任意类型的vector。
1.2 迭代器
简单介绍完了vector这个新朋友后，我们就不得不来好好聊聊六大组件之一的迭代器（接下来很多场景都会使用它），那么迭代器是什么呢？
迭代器提供了一种统一的访问数据结构（如容器、数组、集合等）元素的方式，使得我们能够以统一的接口遍历和操作数据结构中的元素，而不必关心底层数据结构的实现细节。在 C++ 中，迭代器是一种类似于指针的对象，它允许我们遍历容器中的元素并访问它们。迭代器通常具有以下特性：
遍历元素: 通过迭代器，我们可以逐个遍历容器中的元素，访问它们并对其进行操作。
随机访问: 某些迭代器（如
std::vector的迭代器）支持随机访问，允许我们以常数时间访问容器中的任意元素。泛型性: 迭代器是泛型的，可以用于各种不同类型的数据结构，包括数组、链表、集合等。
迭代器范围: 迭代器通常表示一个范围，包括起始位置和终止位置。这样，我们可以通过两个迭代器来表示一个范围，例如在排序算法中指定待排序数组的范围。
1.3 vector的一些基本使用
1.3.1 构造函数
- 默认构造
vector<int> s;//类似于这样的定义会调用默认构造，但是这是个空对象，没有内容 有参构造（介绍几个常用的）
vector<int> arr(10,1);//构造并在对象中初始化10个1vector<int> arr(10,1); vector<int> brr(arr);//拷贝构造vector<int> arr(10,1); vector<int> brr(arr.begin(),arr.end());//用迭代器区间进行初始化
1.3.2 迭代器
- begin() 用对象显示调用这个函数会返回第一个数据位置的iterator/const iterator。
- end() 用对象显示调用这个函数会返回最后一位数据位置的iterator/const iterator。
- rbegin() 反向迭代器，显示调用这个函数会返回最后一位数据位置的iterator/const iterator。
- rbegin() 反向迭代器，显示调用这个函数会返回第一个数据位置的iterator/const iterator。
1.3.3 有关容量的接口
- size 获取数据个数
- capacity 获取容量大小
- empty 判断是否为空
- resize 更改当前对象的size
- reserve 更改当前对象容量
1.3.4 增删查改
- push_back 尾插
- pop_back 尾删
- insert 在pos位置之前插入数据
- erase 删除pos位置的数据
- swap 交换两个vector的数据域空间
- operator[] 函数重载，使得我们可以像访问数组一样的访问vector。
二、模拟实现vector
终于来到我们的重头戏了，话不多说，直接开始。（注意：vector是需要使用模板的哦）。
2.1 成员变量
主要的i成员就三个，_start指向数据块的开始，_finish指向有效数据的尾,_endOfStorage指向存储容量的尾。c++11支持声名时带缺省相当于会进行默认初始化。
private:
iterator _start = nullptr; // 指向数据块的开始
iterator _finish = nullptr; // 指向有效数据的尾
iterator _endOfStorage = nullptr; // 指向存储容量的尾2.2 迭代器的实现
因为vector的迭代器是原生指针所以实现起来很方便
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;
}记住在vector中是有两个迭代器的，一个普通的，一个const的。
2.3 容量接口的实现
2.3.1 size函数实现
个函数比较容易只需要用_finish-_start就可以了
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}2.3.2 capacity函数实现
size_t capacity() const
{
return _endOfStorage - _start;
}2.3.3 reserve函数实现
该函数有一个参数 n，根据要求当n>capacity时该函数才会发挥作用，所以我们要做一个判断。根据描述，我需要开辟一个新空间，那很明显就会涉及原空间数据拷贝的问题，这里我们不能使用memcpy进行拷贝，当我们模板参数T为stirng等类型的话，这将会是一个浅拷贝，具体参考下图。
那么我们该如何去处理这个问题呢，其实我们只需遍历一边直接用赋值语句就可以，内置类型不必说，自定义类型会去调用其拷贝构造，帮助我们完成深拷贝。但是扩容拷贝之后又会产生新问题，因为扩容之后_start指向的是新空间的地址，而_finish和_endOfStorage都未更新，所以我们要先对这些数据进行更新，先看下面的更新代码。
_start = tmp;//tmp为新空间的地址
_finish = _start + size();
_endOfStorage = _start + size(); 当你自己试过你就会发现_finish出问题了，他会是个野指针，这是为什么呢，明明逻辑是对的呀。其实问题就出在size()上，size = _finish - _start 。用数学代数的方法，不难发现_finishi确实没变，那怎么办呢，总不能修改size吧，其实只要把未变化的size先记录下来就好了。
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
size_t sz = size();
T* tmp = new T[n];
if (_start)
{
for (size_t i = 0; i < sz; i++)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
}
_start = tmp;
_finish = _start + sz;
_endOfStorage = _start + n;
}
}2.3.4 resize函数的实现
根据描述，当传入参数 n 小于capacity时，就直接缩小size的值就好，当n大于capacity时，就需要扩容了，但这里我们可以复用我们reserve函数进行扩容，然后使用传入参数对扩容的size进行初始化，是不是很方便。
void resize(size_t n, const T& value = T())
{
if (n < size())
{
_finish = _start + n;
}
else
{
reserve(n);
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = value;
++_finish;
}
}
}2.4 增删查改接口的实现
2.4.1 operator[] 函数重载的实现
先来个简单的开开胃。（注意别忘了实现const迭代器的接口哦）
T& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
const T& operator[](size_t pos)const
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}2.4.2 insert函数的实现
插入数据首先要考虑的问题就是要不要扩容，所以这里我们需要做一个判断若_finish==_endOfStorage则调用reserve进行扩容，但是扩容之后会产生问题，pos指向的是旧空间插入位置的地址，但是新空间的插入地址我们不知道啊，所以这里就需要我们提前记录pos相对于_start位置的偏移量。
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
if (_finish == _endOfStorage)
{
int len = pos - _start;
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
pos = _start + len;
}
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)
{
*(end+1) = *end;
end--;
}
*pos = x;
_finish++;
return pos;
}这里为什么insert有返回值我们放在erase说明。
2.4.3 erase函数的实现
根据描述erase函数是要删除pos位置的值，删除倒还好说，挪动覆盖数据就可以了，但是这里会涉及一个叫做迭代器失效的问题，先简单介绍一下什么是迭代器失效。
迭代器失效是指在进行某些操作后，原本有效的迭代器不再指向预期的元素位置，或者完全失去了指向元素的能力。这里失效很明显，你删除了数据，那原本的迭代器就失效了，
具体可以跑一下下面删除对象中所有偶数的代码：
//删除对象中的所有偶数
std::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(6);
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
vs2019进行强制检查，erase以后认为it失效了，不能访问，访问就报错
if (*it % 2 == 0)
{
v.erase(it);
}
++it;
}
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}迭代器失效是无法避免的，但是我们可以去避免让其对我们代码产生影响，所以erase有一个返回值，其会返回删除位置下一位的迭代器，insert则是返回新插入位置的迭代器。函数还需要进行一下断言，pos要大于_start且要小于_finish。
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start && pos < _finish);
iterator tmp = pos + 1;
while (tmp < _finish)
{
*(tmp - 1) = *tmp;
tmp++;
}
_finish--;
return pos;
}2.4.4 swap函数的实现
这个比较容易，我们可以复用库中的swap函数。
void swap(vector<T>& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);
}2.4.5 pop_back函数实现
直接复用erase就ok。
void pop_back()
{
erase(end()-1);
}2.4.6 push_back函数的实现
这个也是直接复用就行了（是不是很爽）。
void push_back(const T& x)
{
insert(end(), x);
}2.5 构造函数和析构函数的实现
2.5.1 有参构造 vector(int n, const T& value = T())
vector(int n, const T& value = T())
{
reserve(n);
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = value;
++_finish;
}
}这里需要调用reserve对整体进行一个初始化。
2.5.2 无参构造 vector()
vector()
{}2.5.3 拷贝构造 vector(const vector<T>& v)
vector(const vector<T>& v)
{
reserve(v.capacity());
for (auto& e : v)
{
push_back(e);
}
}2.5.4 赋值重载
vector<T>& operator= (vector<T> v)
{
swap(v);
return *this;
}2.5.5 用迭代器区间进行构造
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
first++;
}
}template<class InputIterator> 表示这个函数模板接受一个类型为 InputIterator 的参数。这个模板可以用来生成各种接受不同类型迭代器的函数。
2.5.6 析构函数
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _endOfStorage = _finish = nullptr;
}2.6 完整代码
#pragma once
#include <assert.h>
#include <string.h>
namespace bit
{
template<class T>
class vector
{
public:
// Vector的迭代器是一个原生指针
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;
}
// construct and destroy
vector()
{}
vector(int n, const T& value = T())
{
reserve(n);
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = value;
++_finish;
}
}
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
first++;
}
}
vector(const vector<T>& v)
{
reserve(v.capacity());
for (auto& e : v)
{
push_back(e);
}
}
vector<T>& operator= (vector<T> v)
{
swap(v);
return *this;
}
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _endOfStorage = _finish = nullptr;
}
// capacity
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
size_t capacity() const
{
return _endOfStorage - _start;
}
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
size_t sz = size();
T* tmp = new T[n];
if (_start)
{
for (size_t i = 0; i < sz; i++)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
}
_start = tmp;
_finish = _start + sz;
_endOfStorage = _start + n;
}
}
void resize(size_t n, const T& value = T())
{
if (n < size())
{
_finish = _start + n;
}
else
{
reserve(n);
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = value;
++_finish;
}
}
}
///access///
T& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
const T& operator[](size_t pos)const
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
///modify/
void push_back(const T& x)
{
insert(end(), x);
}
void pop_back()
{
erase(end()-1);
}
void swap(vector<T>& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);
}
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
if (_finish == _endOfStorage)
{
int len = pos - _start;
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
pos = _start + len;
}
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)
{
*(end+1) = *end;
end--;
}
*pos = x;
_finish++;
return pos;
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start && pos < _finish);
iterator tmp = pos + 1;
while (tmp < _finish)
{
*(tmp - 1) = *tmp;
tmp++;
}
_finish--;
return pos;
}
private:
iterator _start = nullptr; // 指向数据块的开始
iterator _finish = nullptr; // 指向有效数据的尾
iterator _endOfStorage = nullptr; // 指向存储容量的尾
};
}
