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一. vector的介绍 1.vector的介绍
二.vector的使用
vector中常见接口的介绍vector的构造和析构函数vector的三种遍历方式
三.vector的模拟实现
vector的增删查改vector容器的容量变化和大小增减vector迭代器失效问题vector的小框架 构造函数和析构函数迭代器和operat…目录
一. vector的介绍 1.vector的介绍
二.vector的使用
vector中常见接口的介绍vector的构造和析构函数vector的三种遍历方式
三.vector的模拟实现
vector的增删查改vector容器的容量变化和大小增减vector迭代器失效问题vector的小框架 构造函数和析构函数迭代器和operator[]的实现vector的拷贝构造函数和operatormemcpy拷贝问题模拟实现整体源代码
一.vector的介绍
1.vector的介绍
更多详细细节可以参考 vector参考书
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。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。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。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。
二. vector的使用
1. vector的常见接口介绍
1.1vector的定义 1.2 vector 迭代器 的使用 1.3 vector的空间增长问题 测试代码
#includeiostream
#includevector
using namespace std;void Test_vector2()
{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;}}
}int main()
{Test_vector2();return 0;
}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
通过reserve()接口提前设置好容量我们可以减少扩容次数减少扩容对效率的损耗
测试代码
#includeiostream
#includevector
using namespace std;void Test_vector1()
{vectorint v;for (size_t i 0; i 10; i){v.push_back(i);}}void Test_vector2()
{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;}}
}void Test_vector3()
{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;}}
}int main()
{Test_vector3();return 0;
}1.4vector的增删查改 测试代码
void Test_vector1()
{vectorint v;for (size_t i 0; i 10; i){v.push_back(i);}cout 尾插数据后 endl;for (size_t i 0; i v.size(); i){cout v[i] ;//像数组一样用[]访问vector中的元素}cout endl;v.pop_back();v.pop_back();cout 尾删两个数据后 endl;for (size_t i 0; i v.size(); i){cout v[i] ;}cout endl;vectorint::iterator it v.begin();v.insert(it3, 30);//在下标为3的前面插入一个30for (size_t i 0; i v.size(); i){cout v[i] ;}cout endl;it v.erase(it3);//删除it位置的数并把该位置被删除的后面的数的迭代器返回给itfor (size_t i 0; i v.size(); i){cout v[i] ;}cout endl;
}
运行结果
2.vector的构造函数和析构函数 3.vector的三种遍历方式
测试代码
void Test_vector4()
{vectorint v;for (size_t i 0; i 10; i){v.push_back(i);}cout 第一种用[]进行遍历 endl;for (size_t i 0; i v.size(); i){cout v[i] ;}cout endl;cout 第二种用迭代器进行遍历 endl;vectorint::iterator it v.begin();while (it ! v.end()){cout *it ;it;}cout endl;cout 第三种用范围for进行遍历 endl;for (auto e : v){cout e ;}cout endl;
}运行结果
三.vector的模拟实现
开始时定义个自己的命名空间然后利用类模板控制vector可以存放多种类型的数据,定义迭代器和私有成员变量_start相当于vector常用接口中的begin(),_finish相当于end(),_endofstorage相当于_startcapacity();
#pragma once#includeassert.h
#includestring.h
#includeiostream
using namespace std;
namespace simulation
{templateclass Tclass vector{public:typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;private:iterator _start;iterator _finish;iterator _endofstorage;};
}1. vector的增删查改
代码
//尾插
void push_back(const T x)
{if (_finish _endofstorage){reserve(capacity() 0 ? 4 : capacity() * 2); }*_finish x;_finish;
}//在pos位置前插入x
void insert(iterator pos, const T x)
{assert(pos _start);assert(pos _finish);if (_finish _endofstorage){size_t 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;}//删除pos位置的元素
iterator erase(iterator pos)
{assert(pos _start);assert(pos _finish);iterator it pos1;while (it_finish){*(it-1) *it;it;}_finish--;return pos;
}
测试代码
void test_vector2()
{simulation::vectorint v;//尾插v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);v.push_back(6);v.push_back(7);v.push_back(8);for (int e : v){cout e ;}cout endl;//在4前面插入一个40v.insert(v.begin() 3, 40);for (int e : v){cout e ;}cout endl;//头插一个100v.insert(v.begin(), 100);for (int e : v){cout e ;}cout endl;//尾插1000v.insert(v.end(), 1000);for (int e : v){cout e ;}cout endl;//头删v.erase(v.begin());for (int e : v){cout e ;}cout endl;//尾删v.erase(v.end() - 1);for (int e : v){cout e ;}cout endl;
}运行结果
vector容器的容量变化和大小增减
成员函数实现
void reserve(size_t n){if (n capacity()){size_t sz size();T* tmp new T[n];if (_start){//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);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 val T()){if (n _finish){_finish _start n;}else{reserve(n);while (n _start _finish){*_finish val;_finish;}}}vector迭代器失效问题 在pos位置插入数据时可能存在扩容问题扩容一般情况下都会找一块新的空间然后释放旧空间把指针指向新的空间但是此时传进去的参数pos没有跟着空间的变化而与_start发生相对变化所以这时迭代器就失效了不能再让迭代器往后使用了此时想要不让迭代器失效只能保留pos与_start的偏移量然后等到扩容后把pos位置的迭代器更新那么pos位置的迭代器才能继续使用。 erase这个接口也会使得迭代器失效原因在于删除pos位置的数据之后pos指向的数据的值已经被删除所以想要继续使用迭代器需要在该接口返回值那里返回一个迭代器指向被删除的值的下一个位置的迭代器方能继续使用.
所以这样实现才是合理的
//删除pos位置的元素
iterator erase(iterator pos)
{assert(pos _start);assert(pos _finish);iterator it pos1;while (it_finish){*(it-1) *it;it;}_finish--;return pos;
}vector的小框架 构造函数和析构函数 代码实现
template class InputIterator
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{while (first ! last){push_back(*first);first;}
}vector(size_t n, const T val T())
{reserve(n);for (size_t i 0; i n; i){push_back(val);}
}vector(int n, const T val T())
{reserve(n);for (int i 0; i n; i){push_back(val);}
}vector():_start(nullptr),_finish(nullptr),_endofstorage(nullptr)
{}vector(const vectorT v):_start(nullptr), _finish(nullptr), _endofstorage(nullptr)
{reserve(v.capacity());for (auto e : v){push_back(e);}
}vectorT operator(vectorT tmp)
{swap(tmp);return *this;
}void swap(vectorT v)
{std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
}~vector()
{delete[] _start;_start _finish _endofstorage nullptr;
}
迭代器和operator[]的实现
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;}T operator[](size_t pos){assert(pos size());return _start[pos];}T operator[](size_t pos) const{assert(pos size());return _start[pos];}vector的拷贝构造函数和operator
vector(const vectorT v):_start(nullptr), _finish(nullptr), _endofstorage(nullptr)
{reserve(v.capacity());for (auto e : v){push_back(e);}
}vectorT operator(vectorT tmp)
{swap(tmp);return *this;
}void swap(vectorT v)
{std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
}memcpy拷贝问题 memcpy进行拷贝时会对自定义数据类型的数据进行浅拷贝而浅拷贝在进行析构的时候会进行两次析构导致出现错误所以拷贝的时候应该进行深拷贝 如下是代码实现
void reserve(size_t n){if (n capacity()){size_t sz size();T* tmp new T[n];if (_start){//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);for (size_t i 0; i sz; i){tmp[i] _start[i];}delete[] _start;}_start tmp;_finish _start sz;_endofstorage _start n;}}通过for循环一份一份的拷贝到新的空间就不会造成空间被释放两次
模拟实现整体源代码
#pragma once#includeassert.h
#includestring.h
#includeiostream
using namespace std;
namespace simulation
{templateclass Tclass 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;}size_t size() const{return _finish - _start;}size_t capacity() const{return _endofstorage - _start;}template class InputIteratorvector(InputIterator first, InputIterator last){while (first ! last){push_back(*first);first;}}vector(size_t n, const T val T()){reserve(n);for (size_t i 0; i n; i){push_back(val);}}vector(int n, const T val T()){reserve(n);for (int i 0; i n; i){push_back(val);}}vector():_start(nullptr), _finish(nullptr), _endofstorage(nullptr){}vector(const vectorT v):_start(nullptr), _finish(nullptr), _endofstorage(nullptr){reserve(v.capacity());for (auto e : v){push_back(e);}}vectorT operator(vectorT tmp){swap(tmp);return *this;}void swap(vectorT v){std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);}~vector(){delete[] _start;_start _finish _endofstorage nullptr;}T operator[](size_t pos){assert(pos size());return _start[pos];}T operator[](size_t pos) const{assert(pos size());return _start[pos];}void reserve(size_t n){if (n capacity()){size_t sz size();T* tmp new T[n];if (_start){//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);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 val T()){if (n _finish){_finish _start n;}else{reserve(n);while (n _start _finish){*_finish val;_finish;}}}void push_back(const T x){if (_finish _endofstorage){reserve(capacity() 0 ? 4 : capacity() * 2);}*_finish x;_finish;}void insert(iterator pos, const T x){assert(pos _start);assert(pos _finish);if (_finish _endofstorage){size_t 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;}iterator erase(iterator pos){assert(pos _start);assert(pos _finish);iterator it pos 1;while (it _finish){*(it - 1) *it;it;}_finish--;return pos;}private:iterator _start;iterator _finish;iterator _endofstorage;};
}
