一、vector的介绍
vector的文档介绍
- 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
二、 标准库中的vector
2.1 vector的常见接口说明
2.1.1 vector对象的常见构造
2.1.1.1 无参构造函数
vector();
int main()
{
vector<int> v;
return 0;
}
2.1.1.2 有参构造函数(构造并初始化n个val)
vector (size_type n, const value_type& val = value_type());
int main()
{
vector<int> v(5,10);
for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
{
cout << v[i] << ' ';
}
cout << endl;
return 0;
}
2.1.1.3 有参构造函数(使用迭代器进行初始化构造)
template <class InputIterator>
vector (InputIterator first, InputIterator last);
使用迭代器进行初始化构造,并不是只能使用对应容器的迭代器区间,而是所有容器的迭代器区间都可以用来初始化。
int main()
{
string s("I Love You");
vector<int> v(s.begin(),s.end());
for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
{
cout << v[i] << ' ';
}
cout << endl;
return 0;
}
2.1.1.4 拷贝构造函数
vector (const vector& x);
int main()
{
vector<int> v1(10,5);
vector<int> v2(v1);
for (int i = 0; i < v2.size(); ++i)
{
cout << v2[i] << ' ';
}
cout << endl;
return 0;
}
2.1.2 vector iterator 的使用
2.1.2.1 begin()函数 + end()函数
iterator begin();
const_iterator begin() const;
获取第一个数据位置的iterator/const_iterator
iterator end();
const_iterator end() const;
获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator
int main()
{
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);
vector<int>::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << ' ';
++it;
}
cout << endl;
return 0;
}
2.1.2.2 rbegin()函数 + rend()函数
reverse_iterator rbegin();
const_reverse_iterator rbegin() const;
获取最后一个数据位置的reverse_iterator/const_reverse_iterator
reverse_iterator rend();
const_reverse_iterator rend() const;
获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator/const_reverse_iterator
int main()
{
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);
vector<int>::reverse_iterator it = v.rbegin();
while (it != v.rend())
{
cout << *it << ' ';
++it;
}
cout << endl;
return 0;
}
2.1.3 vector对象的容量操作
2.1.3.1 size()函数
size_type size() const;
获取数据个数
int main()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
cout << v.size() << endl;
return 0;
}
2.1.3.2 capacity()函数
size_type capacity() const;
获取容量大小
int main()
{
vector<int> v;
int old = v.capacity();
cout << "初始:" << v.capacity() << endl;
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
v.push_back(i);
if (old != v.capacity())
{
old = v.capacity();
cout << "扩容:" << v.capacity() << endl;
}
}
return 0;
}
2.1.3.3 empty()函数
bool empty() const; 判断是否为空
int main()
{
vector<int> v;
cout << v.empty() << endl;
v.push_back(1);
cout << v.empty() << endl;
return 0;
}
2.1.3.4 resize()函数
void resize (size_type n, value_type val = value_type());
是将字符串中有效字符个数改变到n个,
如果 n 小于当前容器的大小,
则容器会被截断为仅包含前 n 个元素;
如果 n 大于当前容器的大小,
则容器会被扩展到包含 n 个元素,并使用 val 值填充新添加的元素。
注意:resize在改变元素个数时,如果是将元素个数增多,
可能会改变底层容量的大小,如果是将元素个数减少,底层空间总大小不变。
int main()
{
vector<int> v(20,20);
cout << "初始: size:" << v.size() << " capacity:" << v.capacity() << endl;
v.resize(10);
cout << "缩小后: size:" << v.size() << " capacity:" << v.capacity() << endl;
v.resize(30, 5);
cout << "扩大后: size:" << v.size() << " capacity:" << v.capacity() << endl;
return 0;
}
2.1.3.5 reserve()函数
void reserve (size_type n);
改变vector的capacity
int main()
{
vector<int> v;
cout << "初始:" << v.capacity() << endl;
v.reserve(100);
cout << "扩容:" << v.capacity() << endl;
return 0;
}
2.1.3.6 vector空间增长问题
- capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现,vs下capacity是按1.5倍增长的,g++是按2倍增长的。这个问题经常会考察,不要固化的认为,vector增容都是2倍,具体增长多少是根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STL,g++是SGI版本STL。
- reserve只负责开辟空间,如果确定知道需要用多少空间,reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问题。
- resize在开空间的同时还会进行初始化,影响size。
// 测试vector的默认扩容机制
void TestVectorExpand()
{
size_t sz;
vector<int> 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';
}
}
}
vs:运行结果:vs下使用的STL基本是按照1.5倍方式扩容
making foo grow :
capacity changed : 1
capacity changed : 2
capacity changed : 3
capacity changed : 4
capacity changed : 6
capacity changed : 9
capacity changed : 13
capacity changed : 19
capacity changed : 28
capacity changed : 42
capacity changed : 63
capacity changed : 94
capacity changed : 141
g++运行结果:linux下使用的STL基本是按照2倍方式扩容
making foo grow :
capacity changed : 1
capacity changed : 2
capacity changed : 4
capacity changed : 8
capacity changed : 16
capacity changed : 32
capacity changed : 64
capacity changed : 128
// 如果已经确定vector中要存储元素大概个数,可以提前将空间设置足够
// 就可以避免边插入边扩容导致效率低下的问题了
void TestVectorExpandOP()
{
vector<int> 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';
}
}
}
2.1.4 vector对象的增删查改及访问
2.1.4.1 operator[]
像数组一样访问数据
reference operator[] (size_type n);
const_reference operator[] (size_type n) const;
int main()
{
vector<int> v(5, 10);
for (int i = 0; i < v.size(); i++)
{
cout << v[i] << ' ';
}
cout << endl;
return 0;
}
2.1.4.2 push_back()函数
void push_back (const value_type& val); 尾插
int main()
{
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 (int i = 0; i < v.size(); ++i)
{
cout << v[i] << ' ';
}
cout << endl;
return 0;
}
2.1.4.3 pop_back()函数
void pop_back(); 尾删
int main()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
{ cout << v[i] << ' '; }
cout << endl;
v.pop_back();
for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
{
cout << v[i] << ' ';
}
return 0;
}
2.1.4.4 find()函数
查找。(注意这个是算法模块实现,不是vector的成员接口)
template <class InputIterator, class T>
InputIterator find (InputIterator first, InputIterator last, const T& val);
int main()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
std::vector<int>::iterator it;
it = find(v.begin(), v.end(), 3);
if (it != v.end())
std::cout << "Element found in v: " << *it << '\n';
else
std::cout << "Element not found in v\n";
return 0;
}
2.1.4.5 insert()函数
iterator insert (iterator position, const value_type& val);
insert()函数能够在position之前插入val,并返回插入数据位置的 iterator
void insert (iterator position, size_type n, const value_type& val);
insert()函数能够在position之前插入 n 个 val
template <class InputIterator>
void insert (iterator position, InputIterator first, InputIterator last);
insert()函数能够在position之前插入一段迭代器区间的数据
int main()
{
vector<int> v;
string s("I Love You");
v.push_back(1);
v.push_back(2);
for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
{ cout << v[i] << ' '; }
cout << endl;
// insert()函数能够在position之前插入val,并返回插入数据位置的 iterator
cout << *(v.insert(v.begin(), 30)) << endl;
for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
{
cout << v[i] << ' ';
}
cout << endl;
// insert()函数能够在position之前插入 n 个 val
v.insert(v.begin() + 2, 5, 10);
for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
{
cout << v[i] << ' ';
}
cout << endl;
// insert()函数能够在position之前插入一段迭代器区间的数据
v.insert(v.begin() + 5, s.begin(),s.end());
for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
{
cout << v[i] << ' ';
}
cout << endl;
return 0;
}
2.1.4.6 erase()函数
iterator erase (iterator position);
erase()函数能够删除在position位的的数据,并返回删除数据后面数据位置的 iterator
iterator erase (iterator first, iterator last);
erase()函数能够删除在迭代器区间 [first,last) 的的数据,并返回删除数据后面数据位置的 iterator
int main()
{
vector<int> v;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}
for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
{
cout << v[i] << ' ';
}
cout << endl;
// erase()函数能够删除在position位的的数据,并返回删除数据后面数据位置的 iterator
cout << *(v.erase(v.begin())) << endl;
for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
{
cout << v[i] << ' ';
}
cout << endl;
// erase()函数能够删除在迭代器区间 [first,last) 的的数据
// 并返回删除数据后面数据位置的 iterator
cout << *(v.erase(v.begin(), v.begin() + 5)) << endl;
for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
{
cout << v[i] << ' ';
}
cout << endl;
return 0;
}
2.1.4.7 swap()函数
void swap (vector& x);
交换两个vector的数据空间
int main()
{
vector<int> v1(4, 5);
vector<int> v2(5, 10);
for (int i = 0; i < v1.size(); ++i)
{ cout << v1[i] << ' '; }
cout << endl;
for (int i = 0; i < v2.size(); ++i)
{ cout << v2[i] << ' '; }
cout << endl;
v1.swap(v2);
for (int i = 0; i < v1.size(); ++i)
{
cout << v1[i] << ' ';
}
cout << endl;
for (int i = 0; i < v2.size(); ++i)
{
cout << v2[i] << ' ';
}
cout << endl;
return 0;
}
2.1.4.8 front()函数 + back()函数
访问vector中的第一个数据
reference front();
const_reference front() const;
访问vector中的最后一个数据
reference back();
const_reference back() const;
2.1.5 vector迭代器失效问题
迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构,其底层实际就是一个指针,或者是对指针进行了封装,比如:vector的迭代器就是原生态指针T* 。因此迭代器失效,实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了,而使用一块已经被释放的空间,造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器,程序可能会崩溃)。
对于vector可能会导致其迭代器失效的操作有:
-
会引起其底层空间改变的操作,都有可能是迭代器失效,比如:
resize、reserve、insert、assign、push_back
等。
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
vector<int> v{ 1,2,3,4,5,6 };
auto it = v.begin();
// 将有效元素个数增加到100个,多出的位置使用8填充,操作期间底层会扩容
// v.resize(100, 8);
// reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数,操作期间可能会引起底层容量改变
// v.reserve(100);
// 插入元素期间,可能会引起扩容,而导致原空间被释放
// v.insert(v.begin(), 0);
// v.push_back(8);
// 给vector重新赋值,可能会引起底层容量改变
v.assign(100, 8);
/*
出错原因:以上操作,都有可能会导致vector扩容,也就是说vector底层原理旧空间被释放掉,
而在打印时,it还使用的是释放之间的旧空间,在对it迭代器操作时,实际操作的是一块已经被释放的
空间,而引起代码运行时崩溃。
解决方式:在以上操作完成之后,如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素,只需给it重新
赋值即可。
*/
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
return 0;
}
- 指定位置元素的删除操作–erase
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
// 使用find查找3所在位置的iterator
vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
// 删除pos位置的数据,导致pos迭代器失效。
v.erase(pos);
cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问
return 0;
}
erase删除pos位置元素后,pos位置之后的元素会往前搬移,没有导致底层空间的改变,理论上讲迭代器不应该会失效,但是:如果pos刚好是最后一个元素,删完之后pos刚好是end的位置,而end位置是没有元素的,那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素时,vs就认为该位置迭代器失效了。
以下代码的功能是删除vector中所有的偶数,请问那个代码是正确的,为什么?
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
v.erase(it);
++it;
}
return 0;
}
int main()
{
vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
it = v.erase(it);
else
++it;
}
return 0;
}
解答:第一个main函数
错误,第二个main函数
正确,因为erase()函数
返回的就是删除元素后面元素位置的迭代器,++it
会导致跳过一个元素,如果最后一个元素是偶数还会导致程序崩溃。
- 注意:Linux下,g++编译器对迭代器失效的检测并不是非常严格,处理也没有vs下极端。
// 1. 扩容之后,迭代器已经失效了,程序虽然可以运行,但是运行结果已经不对了
int main()
{
vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
cout << v[i] << " ";
cout << endl;
auto it = v.begin();
cout << "扩容之前,vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
// 通过reserve将底层空间设置为100,目的是为了让vector的迭代器失效
v.reserve(100);
cout << "扩容之后,vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
// 经过上述reserve之后,it迭代器肯定会失效,在vs下程序就直接崩溃了,但是linux下不会
// 虽然可能运行,但是输出的结果是不对的
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
return 0;
}
程序输出:
1 2 3 4 5
扩容之前,vector的容量为: 5
扩容之后,vector的容量为 : 100
0 2 3 4 5 409 1 2 3 4 5
// 2. erase删除任意位置代码后,linux下迭代器并没有失效
// 因为空间还是原来的空间,后序元素往前搬移了,it的位置还是有效的
#include <vector>
#include <algorithm>
int main()
{
vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);
v.erase(it);
cout << *it << endl;
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
return 0;
}
程序可以正常运行,并打印:
4 4
5
// 3: erase删除的迭代器如果是最后一个元素,删除之后it已经超过end
// 此时迭代器是无效的,++it导致程序崩溃
int main()
{
vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
// vector<int> v{1,2,3,4,5,6};
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
v.erase(it);
++it;
}
for (auto e : v)
cout << e << " ";
cout << endl;
return 0;
}
========================================================
// 使用第一组数据时,程序可以运行得到的结果是
1 3 5
======================================================== =
// 使用第二组数据时,程序最终会崩溃
Segmentation fault
三、vector 深度剖析及模拟实现
3.1 vector 中 reserve 和 resize 的实现
#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
namespace aj
{
template<class T>
class vector
{
public:
void reserve(size_t n)
{
// 这里先将 size()的值记录下来,防止下面调用时_start改变导致错误
int sz = size();
if (n > capacity())
{
T* tmp = new T[n];
if (_start)
{
// 这里不能使用memcpy函数拷贝,memcpy函数只会浅拷贝
// 如果遇到需要深拷贝的对象的时候会出错
for (int i = 0; i < sz; i++)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
}
_start = tmp;
_finish = _start + sz;
_endOfStorage = _start + n;
}
}
// 分三种情况 (n为新的元素个数)
// (1) n <= _size
// (2) n > _size && n <= _capacity
// (3) n > _capacity
// 第一种情况为缩短,第二三种情况为增长,
// 但第二种情况不需要扩容,第三种情况不需要
// 由于resize内部当传入的参数小于_capacity 时不会扩容
// 所以将第二三种情况放在一起
void resize(size_t n, const T& value = T())
{
if (_start + n <= _finish)
{
_finish = _start + n;
}
else
{
reserve(n);
for (size_t i = size(); i < n; i++)
{
*_finish = value;
_finish++;
}
}
}
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
};
}
3.2 vector 中 size、capacity 和 empty 的实现
#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
namespace aj
{
template<class T>
class vector
{
public:
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
size_t capacity() const
{
return _endOfStorage - _start;
}
bool empty() const
{
return _start == _finish;
}
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
};
}
3.3 vector 默认成员函数的实现
#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
namespace aj
{
template<class T>
class vector
{
public:
// 函数声明给了缺省值,构造时会走初始化列表
vector()
{ }
vector(int n, const T& value = T())
{
reserve(n);
for (int i = 0; i < n; i++)
{
*_finish = value;
_finish++;
}
}
vector(const vector<T>& v)
{
_start = new T[v.capacity()];
_finish = _start + v.size();
_endOfStorage = _start + v.capacity();
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
*(_start + i) = v[i];
}
}
vector<T>& operator= (vector<T> v)
{
swap(v);
return *this;
}
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _finish = _endOfStorage = nullptr;
}
void swap(vector<T>& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);
}
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
};
}
3.4 vector 中 迭代器 和 范围构造函数 的实现
#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
namespace aj
{
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 cbegin()const
{
return _start;
}
const_iterator cend() const
{
return _finish;
}
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{
while (first != last)
{
if (_finish == _endOfStorage)
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
}
*_finish = *first;
_finish++;
first++;
}
}
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
};
}
3.5 vector 中 insert 、erase、push_back 和pop_back 的实现
#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
namespace aj
{
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
if (_finish == _endOfStorage)
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
}
for (size_t i = size(); _start + i > pos; i--)
{
*(_start + i) = *(_start + i - 1);
}
*pos = x;
_finish++;
return pos;
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
int end = size() - 1;
for (int i = pos - _start; i < end; i++)
{
*(_start + i) = *(_start + i + 1);
}
--_finish;
return pos;
}
void push_back(const T& x)
{
if (_finish == _endOfStorage)
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
}
*_finish = x;
_finish++;
}
void pop_back()
{
assert(_finish != _start);
_finish--;
}
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
};
}
3.6 vector 中 operator[] 的实现
#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
namespace aj
{
template<class T>
class vector
{
public:
T& operator[](size_t pos)
{
return *(_start + pos);
}
const T& operator[](size_t pos)const
{
return *(_start + 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
};
}
3.7 vector 实现中使用memcpy拷贝问题
假设模拟实现的vector中的reserve接口中,使用memcpy进行的拷贝,以下代码会发生什么问题?
int main()
{
aj::vector<string> v;
v.push_back("1111");
v.push_back("2222");
v.push_back("3333");
return 0;
}
问题分析:
- memcpy是内存的二进制格式拷贝,将一段内存空间中内容原封不动的拷贝到另外一段内存空间中
- 如果拷贝的是自定义类型的元素,
memcpy
既高效又不会出错,但如果拷贝的是自定义类型元素,并且自定义类型元素中涉及到资源管理时,就会出错,因为memcpy
的拷贝实际是浅拷贝。
结论:如果对象中涉及到资源管理时,千万不能使用memcpy
进行对象之间的拷贝,因为memcpy
是浅拷贝,否则可能会引起内存泄漏甚至程序崩溃。
3.8 vector 实现汇总及函数测试
#pragma once
#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
namespace aj
{
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 cbegin()const
{
return _start;
}
const_iterator cend() const
{
return _finish;
}
// construct and destroy
// 函数声明给了缺省值,构造时会走初始化列表
vector()
{ }
vector(int n, const T& value = T())
{
reserve(n);
for (int i = 0; i < n; i++)
{
*_finish = value;
_finish++;
}
}
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{
while (first != last)
{
if (_finish == _endOfStorage)
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
}
*_finish = *first;
_finish++;
first++;
}
}
vector(const vector<T>& v)
{
_start = new T[v.capacity()];
_finish = _start + v.size();
_endOfStorage = _start + v.capacity();
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
*(_start + i) = v[i];
}
}
vector<T>& operator= (vector<T> v)
{
swap(v);
return *this;
}
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _finish = _endOfStorage = nullptr;
}
// capacity
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
size_t capacity() const
{
return _endOfStorage - _start;
}
bool empty() const
{
return _start == _finish;
}
void reserve(size_t n)
{
// 这里先将 size()的值记录下来,防止下面调用时_start改变导致错误
int sz = size();
if (n > capacity())
{
T* tmp = new T[n];
if (_start)
{
// 这里不能使用memcpy函数拷贝,memcpy函数只会浅拷贝
// 如果遇到需要深拷贝的对象的时候会出错
for (int 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 (_start + n <= _finish)
{
_finish = _start + n;
}
else
{
reserve(n);
for (size_t i = size(); i < n; i++)
{
*_finish = value;
_finish++;
}
}
}
///access///
T& operator[](size_t pos)
{
return *(_start + pos);
}
const T& operator[](size_t pos)const
{
return *(_start + pos);
}
///modify/
void push_back(const T& x)
{
if (_finish == _endOfStorage)
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
}
*_finish = x;
_finish++;
}
void pop_back()
{
assert(_finish != _start);
_finish--;
}
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);
assert(pos <= _finish);
if (_finish == _endOfStorage)
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
}
for (size_t i = size() ; _start + i > pos; i--)
{
*(_start + i) = *(_start + i - 1);
}
*pos = x;
_finish++;
return pos;
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
int end = size() - 1;
for (int i = pos - _start; i < end; i++)
{
*(_start + i) = *(_start + i + 1);
}
--_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
};
// 测试 reserve resize
void test_vector1()
{
vector<int> v1;
v1.reserve(100);
int cp = v1.capacity();
cout << "初始:" << cp << endl;
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
v1.push_back(i);
if (cp != v1.capacity())
{
cp = v1.capacity();
cout << "扩容:" << cp << endl;
}
}
vector<int> v2;
v2.resize(100, 20);
for (auto x : v2)
{
cout << x << ' ';
}
}
// 测试 push_back pop_back capacity size
void test_vector2()
{
vector<int> v1;
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
v1.push_back(5);
for (auto x : v1)
{
cout << x << ' ';
}
cout << endl;
cout << v1.size() << endl;
cout << v1.capacity() << endl;
v1.pop_back();
v1.pop_back();
for (auto x : v1)
{
cout << x << ' ';
}
cout << endl;
cout << v1.size() << endl;
cout << v1.capacity() << endl;
}
// 测试 begin end 范围for 迭代器 []
void test_vector3()
{
vector<int> v1;
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
v1.push_back(5);
for (size_t i = 0; i < v1.size(); i++)
{
cout << v1[i] << ' ';
}
cout << endl;
vector<int>::iterator it = v1.begin();
while( it != v1.end())
{
(*it)++;
cout << *it << ' ';
it++;
}
cout << endl;
for (auto x : v1)
{
cout << x << ' ';
}
cout << endl;
}
// 测试迭代器区间构造 , n 个对象构造
void test_vector4()
{
vector<int> v1;
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
v1.push_back(5);
for (size_t i = 0; i < v1.size(); i++)
{
cout << v1[i] << ' ';
}
cout << endl;
string s("chineseperson");
vector<int> v2(s.begin(), s.end());
for (size_t i = 0; i < v2.size(); i++)
{
cout << v2[i] << ' ';
}
cout << endl;
vector<int> v3(10 , 520);
for (size_t i = 0; i < v3.size(); i++)
{
cout << v3[i] << ' ';
}
cout << endl;
vector<string> v4;
v4.push_back("5201314");
v4.push_back("5201314");
v4.push_back("5201314");
v4.push_back("5201314");
v4.push_back("5201314");
for (size_t i = 0; i < v4.size(); i++)
{
cout << v4[i] << ' ';
}
cout << endl;
}
// 测试拷贝构造 赋值
void test_vector5()
{
vector<int> v1;
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
v1.push_back(5);
for (size_t i = 0; i < v1.size(); i++)
{
cout << v1[i] << ' ';
}
cout << endl;
vector<int> v2(v1);
for (size_t i = 0; i < v2.size(); i++)
{
cout << v2[i] << ' ';
}
cout << endl;
vector<int> v3(10, 520);
for (size_t i = 0; i < v3.size(); i++)
{
cout << v3[i] << ' ';
}
cout << endl;
v2 = v3;
for (size_t i = 0; i < v2.size(); i++)
{
cout << v2[i] << ' ';
}
cout << endl;
}
// 测试insert erase
void test_vector6()
{
vector<int> v1;
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
v1.push_back(5);
for (size_t i = 0; i < v1.size(); i++)
{
cout << v1[i] << ' ';
}
cout << endl;
v1.insert(v1.begin(), 520);
for (size_t i = 0; i < v1.size(); i++)
{
cout << v1[i] << ' ';
}
cout << endl;
v1.insert(v1.begin() + v1.size(), 520);
for (size_t i = 0; i < v1.size(); i++)
{
cout << v1[i] << ' ';
}
cout << endl;
v1.erase(v1.begin());
for (size_t i = 0; i < v1.size(); i++)
{
cout << v1[i] << ' ';
}
cout << endl;
v1.erase(v1.begin() + v1.size()-1);
for (size_t i = 0; i < v1.size(); i++)
{
cout << v1[i] << ' ';
}
cout << endl;
}
void test_vector7()
{
vector<int> v1;
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(2);
v1.push_back(4);
v1.push_back(5);
v1.push_back(6);
vector<int>::iterator it = v1.begin();
while (it != v1.end())
{
if (*it % 2 == 0)
{
it = v1.erase(it);
}
else
{
it++;
}
}
for (size_t i = 0; i < v1.size(); i++)
{
cout << v1[i] << ' ';
}
cout << endl;
}
}
结尾
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