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C++（初阶）（十）——vector模拟实现

news 来源：原创 2025/8/25 3:28:28

vector

vector
- - 构造
  - 尾插（删）和扩容
  - inert（插入）
  - 迭代器失效
  - erase（删除）
  - resize（调整空间）
  - 深浅拷贝
  - 迭代器
  - 拷贝和赋值（v2(v1)和v1 = v3）
  - 多个数据插入
  - 迭代器区间初始化

(constructor)构造函数声明	接口说明
vector()（重点）	无参构造
vector（size_type n, const value_type& val =value_type()）	构造并初始化n个val
vector (const vector& x); （重点）	拷贝构造
vector (InputIterator first, InputIterator last);	使用迭代器进行初始化构

构造

namespace A
{//存储在vector的值可能是int或者string 不同类型，写为模版template<class T>class vector{public://若为私有，访问时需要突破类域，因此重命名为公有typedef T* iterator;//构造vector(){ }//析构~vector(){if (_start)delete[] _start;_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;}private://给缺省值，缺省值主要是给没有显⽰在初始化列表初始化的成员使⽤的，不在初始化列表初始化的成员也会走初始化列表，如果这个成员在声明位置给了缺省值，初始化列表则用这个缺省值初始化iterator _start = nullptr;iterator _finish = nullptr;iterator _end_of_storage = nullptr;};	
}

先实现一些简单的功能

	//求空间大小size_t capacity(){//指针差值return _end_of_storage - _start;}//有效元素个数size_t size(){return _finish - _start;}//重载[]，下标访问T& operator[](size_t i){assert(i < size());return _start[i];}

尾插（删）和扩容

实现尾部插入之前，需要判断先判断空间的大小，如果大小不够，需要扩容。

而关于扩容，并非是只在尾插时使用，所以需要在内部再次判断。

步骤；1，直接new与所需空间大小相同的空间即n。

2，即拷贝原空间的数据到新空间，并delete原空间。

但是我们需要注意的一点是在拷贝原空间的数据时，使用memcpy对内置类型的拷贝时满足我们的需求，但是在对自定义类型的拷贝时是值拷贝，也就是浅拷贝，不符合需求，此时解决办法是遍历原空间依次赋给新空间。

3，更新首尾指针和空间大小。

	//扩容void reserve(size_t n){if (n > capacity()){//记录旧的size，因为_start更新后，size的值会改变size_t old_size = size();T* tmp = new T[n];if (_start){//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());for (size_t i = 0; i < old_size; i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;}_start = tmp;_finish = _start + old_size;_end_of_storage = _start + n;}}void push_back(const T& x){if (_finish == _end_of_storage){size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();reserve(newcapacity);}*_finish = x;++_finish;}//尾删void pop_back(){assert(_start < _finish);--_finish;}

顺序表

resize 开空间+初始化

reservve 单纯开空间

emplace和insert功能类似，插入，细节有差别

vector< char >不能替代string，string兼容c语言。

1，string 数组后面有’ \0 '，vector< char >没有。

2，string += 字符或者字符串，即插入字符，字符串，string的find可以查找子串

3，vector< char >可以调用算法库的查找，未找到return last;

如何看源码

1，了解功能

2，抓核心枝干

时间换空间：顺序表缩容逻辑（不划算）

空间换时间：（比较划算）

inert（插入）

//pos是一个指针，是iterator即T*类型的
void insert(iterator pos, const T& x)
{//位置不能越界assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);//1，判断空间，不够扩容//2，拷贝原数据if (_finish == _end_of_storage){size_t newcapacity = _end_of_storage == 0 ? 4 : 2 * capacity();reserve(newcapacity);}iterator it = _finish - 1;while (pos >= it){*(it + 1) = *it;--it;}*it = x;++_finish;
}

迭代器失效

代码看似没有问题，其实在扩容后会形成迭代器失效，pos的位置已经丢失，

所以需要想办法得到扩容后新的pos的位置。

迭代器失效在vs下会强制检查，迭代器失效后不能访问，访问会崩溃报错。

失效原因：可能是底层成为野指针，即缩容逻辑，也可能是删除后，位置更改。

g++下没有强制检查。

失效后不要访问，重新赋值后再访问。

	if (_finish == _end_of_storage){size_t len = pos - _start;size_t newcapacity = _end_of_storage == 0 ? 4 : 2 * capacity();reserve(newcapacity);pos = len + _start;}

erase（删除）

关于erase也存在迭代器失效的问题，解决办法是返回一个迭代器，在删除后接收。

//.c//不返回值
//迭代器失效在vs下会强制检查，迭代器失效后不能访问，访问会崩溃报错。void erase(iterator pos){assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);iterator it = pos + 1;while (it < _finish){*(it - 1) = *it;++it;}--_finish;//更新pos，否则迭代器会失效return pos;}//返回迭代器iterator erase(iterator pos){assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);iterator it = pos + 1;while (it < _finish){*(it - 1) = *it;++it;}--_finish;//更新pos，否则迭代器会失效return pos;}//------------------------------------------
//testA::vector<int> v1 = { 1,2,2,2,3,4,5,6,6,6 };for (auto e : v1)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;A::vector<int>::iterator it = v1.begin();
while (it != v1.end())
{if (*it % 2 == 0){v1.erase(it);}else{it++;}
}for (auto e : v1)
{cout << e << " ";
}
cout << endl;

resize（调整空间）

比原来空间大

比如说，原来数据为：vector< int > v = { 1,2,3,4,5 };

使用resize（10），如果不给值，会默认赋值为0

会将数据置为1,2,3,4,5,0,0,0,0,0

再如resize（10,2）

会变为1,2,3,4,5,2,2,2,2,2

比原来空间小

resize(2)

变为1,2

	void resize(size_t n, T val = T()){if (n > size()){//插入数据，先扩容reserve(n);while (_start + n != _finish){*_finish = val;++_finish;}}else{_finish = _start + n;}}

深浅拷贝

在这里插入图片描述

memcpy是一种值拷贝。对深拷贝的自定义类型会进行浅拷贝，然后就会发生问题，

对于内置类型是没有问题的。

解决办法是，一个一个赋值解决。

迭代器

一般情况下我们会实现两种迭代器，一种是普通版本的迭代器，可以修改其本身，也可以修改指向的对象；另外一种是const修饰的迭代器，其本身可以修改，指向对象不可以修改。

需要注意的一点是迭代器的end()是指向结尾数据的下一个位置，我们此处的_finish正好满足条件，所以直接放回即可。

	typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;//迭代器iterator begin(){return _start;}iterator end(){return _finish;}//const迭代器const_iterator begin() const{return _start;}const_iterator end() const{return _finish;}

拷贝和赋值（v2(v1)和v1 = v3）

	//v2(v1)vector(vector<T>& v){//申请和v1相同的空间大小，使用范围for（支持迭代器就支持范围for）尾插数据到新空间即可。 reserve(v.capacity());for (auto& e : v){push_back(e);}}void swap(vector<T>& v){std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);}//v1 = v3vector<T>& operator=(vector<T> v){//直接交换即可，因为拷贝构造已经形成swap(v);return *this;}

多个数据插入

	//对val的类型不确定，给缺省值，是匿名对象vector(size_t n, const T& val = T()){reserve(n);for (size_t i = 0; i < n; i++){push_back(val);}}

但是如果仅仅只写这一种的话，在我们实现对迭代器区间初始化时，会发生错误匹配的情况，是模板实例化时的问题，

可以想到的是把size_t类型修改为int类型，这样就可以解决，但是这样有引发新的问题，对于无符号整型类型没办法处理，所以直接两个都留下，构成了函数重载。

	//为了解决模版实例化的问题vector(int n, const T& val = T()){reserve(n);for (int i = 0; i < n; i++){push_back(val);}}//c++11vector(initializer_list<T> il){reserve(il.size());//此处用引用，因为T的类型不确定for (auto& e : il){push_back(e);}}

迭代器区间初始化

	//迭代器区间初始化//写为模版，可以初始化非iterator的类型template <class InputIterator>vector(InputIterator first, InputIterator last){while (first != last){push_back(*first);++first;}}iterator erase(iterator pos){assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);iterator it = pos + 1;while (it < _finish){*(it - 1) = *it;++it;}--_finish;//更新pos，否则迭代器会失效return pos;}

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