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前言

vector的介绍和使用

vector的介绍

vector的使用

vector的定义

vector的iterator 

vector的三种遍历方式

​

vector的空间增长问题

vector迭代器失效问题

vector的模拟实现

析构函数和构造函数

vector的空间增长问题

vector的增删查改

迭代器和operator[]的实现

使用memcpy拷贝问题 

          此博客所用到的代码我存在了gitee，可以看vector的介绍: 主要介绍vector​

前言

今天我们来学习vector,读完本文不仅可以掌握string类的用法，还可以很轻松的解决下面问题:

vector的介绍和使用

vector的介绍

连续子数组的最大和_牛客题霸_牛客网

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.

3.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

4.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.

5.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。

6.与其它动态序列容器相比（deques, lists and forward_lists）， 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lists和forward_lists统一的迭代器和引用更好.

vector的使用

vector的定义

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1.无参构造:vector()

2.构造并初始化n个val:vector(size_type n,const value_type& val=value_type()) 

3.拷贝构造:vector(const vector& x);

4.使用迭代器进行初始化构造:vector(Inputlterator first,lnputlterator last);

    vector<int> a1;   //无参构造vector<int> a2(5, 10);   //有参构造vector<int> a3(a2);      //拷贝构造vector<int> a4(a3.begin(), a3.end()); //使用迭代器

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vector的iterator 

begin+end:获取第一个数据位置的iterator/const_iterator，获取最后一个数据的下一个位置的iterator//const_iterator;

rbegin+rend:获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator;

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vector的三种遍历方式

1.for+operator[]

2.迭代器

3.范围for

void test1(){vector<int> a1;a1.push_back(1);a1.push_back(2);a1.push_back(3);a1.push_back(4);//operator[]的方式遍历for (size_t i = 0; i < a1.size(); i++){cout << a1[i] << " ";}cout << endl;//范围forfor (auto e : a1){cout << e << " ";}cout << endl;//迭代器for (auto it = a1.begin(); it != a1.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;//反向迭代器vector<int>::reverse_iterator it = a1.rbegin();while (it != a1.rend()){cout << *it << " ";it++;}}

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vector的空间增长问题

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1.size:获取数据个数

2.capacity:获取容量大小

3.empty:判断是否为空

4.resize:改变vector的size

5.reserve:改变vector放入capacity

•  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，顺序表增容都是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。

capacity 

void test2(){size_t sz;vector<int> foo;sz=foo.capacity();cout << "making foo grow:\n";for (int i = 0; i < 100; i++){foo.push_back(i);if (sz != foo.capacity()){sz=foo.capacity();cout << "capacity changed:" << sz << '\n';}}}

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reserve

void test2(){size_t sz;vector<int> foo;sz=foo.capacity();cout << "making foo grow:\n";for (int i = 0; i < 100; i++){foo.push_back(i);if (sz != foo.capacity()){sz=foo.capacity();cout << "capacity changed:" << sz << '\n';}}size_t sz1;vector<int> ba;sz = ba.capacity();ba.reserve(100);cout << "making bar grow:\n";for (int i = 0; i < 100; i++){ba.push_back(i);if (sz != ba.capacity()){sz = ba.capacity();cout << "capacity changed:" << sz << '\n';}}}

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resize

void test3(){vector<int> my;for (int i = 1; i < 10; i++){my.push_back(i);}my.resize(5);my.resize(8, 10);my.resize(9);cout << "my contains:";for (int i = 0; i < my.size(); i++){cout << ' ' << my[i];}cout << endl;}

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vector增删查改

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1.push_back :尾插

2.pop_back :尾删

3.find:查找

4.insert:在position之前插入val

5.erase:删除postion位置的数据 

6.swap:交换两个vector的数据空间

7.operator[]:像数组一样访问

    //push_back/pop_back    vector<int> a;a.push_back(1);a.push_back(2);a.push_back(3);a.push_back(4);vector<int>::iterator it = a.begin();while (it != a.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;a.pop_back();a.pop_back();  for (auto e : a){cout << e << " ";}cout << endl;

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//find/erase/insertvoid test5(){vector<int> a;for (int i = 1; i < 8; i++){a.push_back(i);}auto pos = find(a.begin(), a.end(), 3);for (auto& e : a){cout << e << " ";}cout << endl;a.insert(pos, 30);for (auto& e : a){cout << e << " ";}cout << endl;auto pos1 = find(a.begin(), a.end(), 3);a.erase(pos1);for (auto& e : a){cout << e << " ";}cout << endl;}

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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:

1. 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。

void test7(){vector<int> v{ 1,2,3,4,5,6 };v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);auto it = v.begin();v.push_back(4);v.push_back(5);// 迭代器失效，底层就是一个指针，尾插如数据是，因为扩容会导致空间会发生变化，指针指向的旧空间会被销毁，所以迭代器失效while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;// 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.assign(100, 8);}

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 2.erase

void Test8(){vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);vector<int>::iterator it = v.begin();while (it != v.end()){if (*it % 2 == 0)v.erase(it);// 迭代器失效，因为删除会导致后面的数据往前挪动，此时迭代器会错过一个数据，编译器检测就会报错++it;}for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;}

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迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可

void test9(){vector<int> a;a.push_back(1);a.push_back(2);a.push_back(3);a.push_back(4);a.push_back(5);vector<int>::iterator it = a.begin();while (it != a.end()){if (*it % 2 == 0){it = a.erase(it);}else {++it;}}for (auto e : a){cout << e << " ";}cout << endl;}

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vector的模拟实现

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namespace qk{  template <class T>  class vector  {   public:   private:     iterator _start;//起始位置的指针     iterator _finish;//_start+size()     iterator _endofstorage;//_start+capacity  };}

析构函数和构造函数

构造函数

vector():_start(nullptr),_finish(nullptr),_endofstorage(nullptr){}

析构函数 

~vector(){if (_start){delete[] _start;_start = _finish = _endofstorage = nullptr;}}

vector的空间增长问题

size

size_t size()const{return _finish - _start;}

capacity

size_t capacity() const{return _endofstorage - _start;}

empty 

bool empty(){  return size()==0;}

reserve:改变vector放入capacity,要考虑增容问题(这里不使用memcpy,memcpy使用的是浅拷贝，对自定义类型处理会有问题)

void reserve(size_t n){if (n > capacity){size_t sz = size();T* tmp = new T[n];if (_start){//memcpy(tmp,_start,sizeof(T)*size());for (size_t i = 0; i < sz; i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;}_start = tmp;_finish = _start + sz;_endofstorage = _start + n;}}

 resize

void resize(size_t n, const T& val = T()){if (n < size()){_finish = _start + n;}else {if (n > capacity()){reserve(n);}while (_finish != _start + n){*_finish = val;++_finish;}}}

vector的增删查改

push_back() 

void push_back(const T& x){if (_finish == _endofstorage){//扩容reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);}*_finish = x;++_finish;}

pop_back()

void pop_back(){assert(_finish > _start);--_finish;}

insert 

iterator insert(iterator pos, const T& x){assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);// 满了就扩容if (_finish == _endofstorage){// 扩容会导致pos失效，扩容需要更新一下possize_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;return pos;}

erase 

iterator erase(iterator pos){assert(pos >= _start);assert(pos < _finish);iterator begin = pos + 1;while (begin < _finish){*(begin - 1) = *begin;++begin;}--_finish;return pos;}

迭代器和operator[]的实现

定义迭代器的类型

typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;

 普通迭代器

iterator begin(){return _start;}iterator end(){return _finish;}

const迭代器

const_iterator begin()const{return _start;}const_iterator end() const{return _finish;}

operator[] 

T& operator[](size_t i) const{assert(i < size());return _start[i];}

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(){qk::vector v;v.push_back("1111");v.push_back("2222");v.push_back("3333");return 0;}

问题分析：
1. 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
2. 如果拷贝的是自定义类型的元素，memcpy即高效又不会出错，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。

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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。

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