文章目录
- vector
- vecotor的介绍
- vector的模拟实现
- 类的框架
- 成员变量
- 迭代器
- 构造函数
- 析构函数
- size()
- capacity()
- operator[]重载
- 扩容
- resize()
- 尾插
- 验证是否为空
- 尾删
- clear 清除
- swap交换
- insert插入
- erase删除
- 迭代器区间初始化构造函数
- 拷贝构造
- 赋值运算符重载
- n个val构造函数
- 再谈构造函数
vector
vecotor的介绍
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,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)
3.vector使用动态分配数组来存储元素,当新元素插入时,而旧的空间不够时,一般分配一个新的数组,然后把全部元素移到新的数组,再进行新元素的插入。
4.vector会分配一些额外的空间来适应可能的增长,因此存储空间比实际需要的存储空间更大。
库里vector
vector的模拟实现
类的框架
namespace Vect
{template<typename T>//模板参数class vector{
public:成员函数......
private:成员变量......};
}
成员变量
private:iterator _start;//从0开始iterator _finish;//最后一个成员变量的下一个位置iterator _endofstorage;//容量
迭代器
这里的迭代器iterator可看作为指针
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;
}
构造函数
vector()//构造函数//这里用初始化列表比较方便:_start(nullptr),_finish(nullptr),_endofstorage(nullptr){}
析构函数
~vector()//析构函数{delete[] _start;_start = _finish = _endofstorage = nullptr;}
size()
指针相减 得指针之间成员个数
size_t size() const//size---有效成员个数{return _finish - _start;}
capacity()
size_t capacity()const//capacity---容量{return _endofstorage - _start;}
operator[]重载
T& operator[](size_t pos){assert(pos < size());return T[pos];}const T& operator[](size_t pos) const{assert(pos < size());return T[pos];}
扩容
void reserve(size_t n)
{if (n > capacity()){size_t oldsize = size();//记录成员个数T* tmp = new T[n];//开辟新空间if (_start)//如果_start指向的空间不为空就要拷贝数据{//把_start的数据拷贝到tmp上面//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * oldsize);//这里实现了浅拷贝//后面会谈到memcpy的弊端for(size_t i=0;i<oldsize;i++){tmp[i]=_start[i];//这里实现深拷贝}//删除旧空间-空间不为空才需要释放delete[]_start;}_start = tmp;//指向新空间
//原来的size=_finish-_start,而此时的_start是新空间的_start, //_finish是旧空间的_finish,相减得出不是之间成员个数了;所以我们要用oldsize()来记录先前的成员个数,用新的_start+oldsize()得出新的_finish_finish = _start + oldsize;_endofstorage = _start + n;}
}
resize()
void resize(size_t n, T val = T())//value_type val 给匿名对象
//n<size():缩容;
//size()<n<capacity():用val初始化有效成员以外的成员变量;
//n>capacity():扩容且用val初始化有效成员以外的成员变量;
{if (n > capacity())//n大于容量{reserve(n);//扩容}if (n > size()){while (_finish < _start + n){//用val初始化有效成员以外的成员变量;*_finish = val;++_finish;}}else{_finish = _start + n;//缩size()}}
尾插
void push_back(const T& x)//尾插{if (_finish == _endofstorage)//扩容{size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;reserve(newcapacity);}*_finish = x;++_finish;}
验证是否为空
bool empty()const{return _start == _finish;}
尾删
void pop_back(){assert(!empty());--_finish;}
clear 清除
void clear()//清理---不影响容量{_finish = _start;}
swap交换
void swap(vector<T>& v)//交换
{//这里要指明是std库里的swap,因为头文件展开后从上往下找swap函数不一定先找到的是std库里的swap,还可能是vector的swapstd::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_endofstorage,v._endofstorage);}
insert插入
这里我们实现第一个接口
//迭代器失效:当插入时要扩容,pos指针指向原来的空间,而_start指向新空间,在挪动数据时会出问题iterator insert(iterator pos, const T& val){//pos要在_start和_finish之间assert(pos >= _start);assert(pos < _finish);//_start为空时插入要扩容或者容量满了都要扩容if ( _finish==_endofstorage){size_t len = pos - _start;//记录pos的相对位置size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;reserve(newcapacity);pos = _start + len;//针对迭代器失效要对pos更新}iterator end = _finish - 1;while (end >= pos)//挪动数据{*(end + 1) = *(end);--end;}pos = val;++_finish; return pos;}
erase删除
这里我们实现第一个接口
iterator erase(iterator pos){assert(pos >= _start);assert(pos < _finish);iterator begin=pos+1;while (begin<_finish){*(begin-1) = *(begin );++begin;}--_finish;return pos;//返回迭代器}
在这里我们创建一个vector往里面尾插1234;之后我们删除4;并且打印删除后的迭代器位置
这里我们运行了看起来没有问题,实际上问题很大!删除4后容器的数据只有123,而我们访问到了4—野指针越界访问! 这里我们实现的模拟跟Linux系统下相似,所以在Linux系统下也不会报错;但我们如果删除的是2或者是3呢?会越界吗?换句话说:迭代器会失效吗?答:在Linux系统下迭代器可能会失效也可能不会!但在vs下必然失效!
这里我们换库里面的vector的erase试一下
果然在vs下对迭代器做了更严格的检查,读都不给读,更何况是写;—迭代器失效了吗???好像失效了,这里有人会说你这个删除4肯定是越界了,那我删除别的对象不就不越界了嘛?
好现在我们删除2
照样报错!所以我们使用完迭代器之后最好就不要再用迭代器了
如果硬要用就更新迭代器!
删除4—会被断言出越界
删除2—更新了迭代器不会报错
现在在vs还是Linux下都不会发生迭代器失效了,若越界直接断言!
迭代器区间初始化构造函数
template <class InputIterator>vector(InputIterator first, InputIterator last)//构造函数:用迭代器区间去初始化: _start(nullptr), _finish(nullptr), _endofstorage(nullptr){while (first != last){push_back(*first);++first;}}
拷贝构造
vector(const vector<T>& v)//拷贝构造:_start(nullptr), _finish(nullptr), _endofstorage(nullptr)//因为要扩容,所以要提前初始化三个迭代器
{
vector<T> tmp(v.begin(),v.end());//用迭代器构造tmp;因为是用的const+引用所以要有中间者tmpswap(tmp);//this和临时对象tmp交换}
赋值运算符重载
vector<T>& operator=( vector<T> v)//传值{
//赋值的时候如果容量满了会扩容,就算是自己赋值給自己也会扩容;先后经过后者拷贝构造临时对象,拷贝构造时用到迭代器区间构造临时对象,//然后构造时就用到尾插push_back,尾插时就验证要不要扩容!swap(v);//this和v交换return *this;}
n个val构造函数
vector(size_t n, const T& val = T())//库里面給的是size_t n: _start(nullptr), _finish(nullptr), _endofstorage(nullptr){reserve(n);//扩容for (size_t i = 0; i < n; i++){push_back(val);}}vector(int n, const T& val = T())//int模式构造函数的n重载size_t模式构造函数的n: _start(nullptr), _finish(nullptr), _endofstorage(nullptr){reserve(n);//扩容for (int i = 0; i < n; i++){push_back(val);}}
上面出现了size_t n的构造函数和int n的构造函数
我们做个实验,把int n的构造函数注释掉;然后用10个5初始化构造v
运行后发现报错了,原因是非法的间接寻址。这是为啥呢?
我们看到上面10个5初始化,类型为**(int ,int)** ;而n个val的参数类型为**(size_t ,int)**
另一个迭代器区间初始化的参数类型为**(InputIterator first, InputIterator last)**
分别为两个参数模板类型,而int参数也可以作为参数模板;
(int,int)参数类型进到**(size_t,int)参数类型前者int还需要整形提升**;而对于(InputIterator first, InputIterator last)类型(int,int)可以直接进入。但到后面的地址解引用就是非法寻址了!
所以我们还需要在写一个(int,int)参数类型的构造函数重载(size_t ,int)构造函数
再谈构造函数
这里我们创建一个4个vector<vector<int>>,給vector<int>序列初始化为11
然后我们打印出来
我们打印四个vector<int>,没毛病。我们打印五个:报错了!
这是为啥呢?我们前面写到构造函数扩容,size达到4时要扩容,前者四个没报错而后者5个报错了!这说明扩容有问题!
构造函数用到push_back,数量达到4个要扩容,而这里的扩容是先new一块8个对象(类型为vector<int>)大的新空间tmp(类型为vector<vector<int>>),把旧空间的vector<int>的_start一个个拷贝(这里是memcpy-浅拷贝)到新空间;再delete旧空间vv(先依次析构v再析构空间vv);再把 vv的 _start指向新空间tmp;这时我们发现vv扩容为tmp是完成了深拷贝(把v的 _start一个个拷贝到tmp上),而v却还是浅拷贝( v的 _start 还是指向原来的空间,而原来的空间已经被析构了—属于野指针越界访问!)这里配合着下图理解
所以我们要换种方式扩容拷贝
void reserve(size_t n){if (n > capacity()){size_t oldsize = size();T* tmp = new T[n];//开辟新空间if (_start)//如果_start指向的空间不为空就要拷贝数据{for (size_t i = 0; i < oldsize; ++i){tmp[i] = _start[i];//复用运算符重载=完成深拷贝delete[]_start;//删除旧空间-空间不为空才需要释放}}_start = tmp;//指向新空间_finish = _start + oldsize;_endofstorage = _start + n;}}
好啦,vector的模拟实现就到这了。小伙伴们要多多实现加深印象噢!