vector的介绍及使用
vector的介绍
- 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。
vector的使用和模拟实现
基本成员定义
template<class T>
class vector {
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _eos;//end of storage
//_finish - _start = size
//_eos - _start = capacoty
};
size() 和capacity()
模拟实现
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
size_t capacity() const
{
return _eos - _start;
}
empty()
模拟实现
bool empty()
{
/*return size() == 0 ? true : false;*/
return _finish == _start;
}
构造函数
使用
构造一个某类型的空容器。
vector<int> v1; //构造int类型的空容器
构造一个含有n个val的某类型容器。
vector<int> v2(10, 2); //构造含有10个2的int类型容器
拷贝构造某类型容器的复制品。
vector<int> v3(v2); //拷贝构造int类型的v2容器的复制品
使用迭代器拷贝构造某一段内容。
vector<int> v4(v2.begin(), v2.end()); //使用迭代器拷贝构造v2容器的某一段内容
该方式也可用于拷贝其他容器的某一段内容。
string s("hello world");
vector<char> v5(s.begin(), s.end()); //拷贝构造string对象的某一段内容
模拟实现
//无参构造
vector()
:_start(nullptr)
,_finish(nullptr)
,_eos(nullptr)
{
}
//传参构造
vector(size_t n, const T& x)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _eos(nullptr)
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(x);
}
}
//通过迭代器构造
vector(iterator begin, iterator end)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _eos(nullptr)
{
while (begin != end)
{
push_back(*begin);
begin++;
}
}
//拷贝构造
//这里我写的时候迭代器已经写了所以直接用
vector(const vector<T>& s)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
,_eos(nullptr)
{
T* tmp = new T[s.capacity()];
auto it = s.begin();
size_t i = 0;
while (it != s.end())
{
tmp[i] = *it;
it++;
i++;
}
_start = tmp;
_finish = tmp + s.size();
_eos = tmp + s.capacity();
}
///不用迭代器的
vector(const vector<T>& s)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _eos(nullptr)
{
_start = new T[s.capacity()]; //开辟一块和容器v大小相同的空间
for (size_t i = 0; i < s.size(); i++) //将容器v当中的数据一个个拷贝过来
{
_start[i] = s[i];
}
_finish = _start + s.size(); //容器有效数据的尾
_eos = _start + s.capacity(); //整个容器的尾
}
赋值运算符重载
使用
这里实现的时候直接改变了原来容器的capacity
用库里的vector会发现，如果=号右边容器的大小小于=左边，被赋值的容器是不会缩容的
比原来的大才改变capacity
模拟实现
vector<T>& operator=(const vector<T>& v)
{
if (this != &v) //防止自己给自己赋值
{
size_t this_capacity = capacity();
delete[] _start; //释放原来的空间
_start = new T[v.capacity()]; //开辟一块和容器v大小相同的空间
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++) //将容器v当中的数据一个个拷贝过来
{
_start[i] = v[i];
}
_finish = _start + v.size(); //容器有效数据的尾
if (v.capacity() < this_capacity)
{
_eos = _start + this_capacity;
}
else
{
_eos = _start + v.capacity(); //整个容器的尾
}
}
return *this; //支持连续赋值
}
迭代器
使用
用迭代器进行遍历
模拟实现
iterator& begin()
{
return _start;
}
iterator& end()
{
return _finish;
}
reserve()和resize()
使用
reserver 扩容不扩size
resize扩容并且扩size，顺便初始化扩出来的size
模拟实现
这里注意模拟实现可能会踩坑的使用memcpy拷贝问题
void reserve(size_t new_capacity)
{
if (new_capacity > capacity())
{
size_t sz = size();
T* tmp = new T[new_capacity];
if (_start)
{
/*memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size()); */ // 再把原空间的数据拷贝到新空间，并释放原有的旧空间。
for (size_t i = 0; i < sz; i++) {
// 如果T是int，一个一个拷贝没问题
// 如果T是string等自定义问题，一个一个拷贝调用的是T的深拷贝，也不会出问题。
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
}
_start = tmp; // 指向新空间
_finish = tmp + sz; // 现场算size() 会有问题，因为start已经被更新成tmp了
_eos = _start + new_capacity;
}
}
void resize(size_t new_capacity, const T& val = T())
{
if (new_capacity < size())
{
_finish = _start + new_capacity;
}
else {
if (new_capacity > capacity()) { // 检查是否需要扩容
reserve(new_capacity);
}
while (_finish != _start + new_capacity) { // 初始化
*_finish = val; // 按val初始化，默认缺省为 T()
_finish++;
}
}
}
push_back()和pop_back
使用
模拟实现
void push_back(const T& x)
{
if (_finish == _eos) {
// 扩容
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
}
//插入数据
*_finish = x;
_finish++;
}
void pop_back()
{
assert(_start);
_finish--;
}
swap()
void swap(vector<T>& v)
{
//交换容器当中的各个成员变量
::swap(_start, v._start);
::swap(_finish, v._finish);
::swap(_eos, v._eos);
}
insert()
void insert(iterator pos,const T& val)
{
if (capacity() == size())
{
size_t len = pos - _start;
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();
reserve(newcapacity);
pos = _start + len; // 通过len找到pos在增容后的容器当中的位置 //原因：因为reserve扩容是将数据据拷贝给了另一个新的空间，这里的pos在扩容后是指向旧的空间的 ，此时已经被释放了
}
iterator end = _finish;
//0 1 2 3 4
//0 1 q 2 3 4
while (end > pos )
{
*end = *(end - 1);
end--;
}
*pos = val; //将数据插入到pos位置
_finish++; //数据个数增加一个，_finish后移
}
erase()
iterator erase(iterator pos,iterator behind_pos = nullptr)
{
assert(size()!=capacity());
if (!behind_pos)
{
auto it = pos + 1;
while (it != _finish)
{
*(it - 1) = *it;
}
_finish--;
return pos;
}
else
{
assert(behind_pos > pos && behind_pos < _finish);
size_t gap = behind_pos - pos;
auto it = pos;
auto behind_it = behind_pos ;
while (behind_it != _finish)
{
*it = *behind_it;
it++;
behind_it++;
}
_finish -= gap;
return pos;
}
}