• STL vector



    在这里插入图片描述
    vector 是一个动态增长的数组,可以存储任意类型

    模板参数 T 表示存储元素的类型,Alloc 是空间配置器,一般不用传

    vector 的接口使用和 string 类似,参考 string

    一、vector 类的模拟实现

    vector 类中成员的意义:

    • start:指向动态数组第一个元素
    • finish:指向动态数组最后一个元素的下一个位置
    • end_of_storage:指向动态数组已开辟空间的最后一个空间的下一个位置

    在这里插入图片描述

    vector 类常用接口模拟实现:

    //test.cpp
    #include "vector.h"
    
    int main()
    {
    	starrycat::vector_test4();
    
    	return 0;
    }
    
    //vector.h
    #pragma once
    
    #include 
    #include 
    #include 
    #include 
    #include 
    
    using std::cout;
    using std::endl;
    
    namespace starrycat
    {
    	template<class T>
    	class vector
    	{
    	public:
    		typedef T* iterator;
    		typedef const T* const_iterator;
    
    		iterator begin()
    		{
    			return start;
    		}
    
    		const_iterator begin() const
    		{
    			return start;
    		}
    
    		iterator end()
    		{
    			return finish;
    		}
    
    		const_iterator end() const
    		{
    			return finish;
    		}
    
    		//默认构造函数
    		vector<T>()
    		{}
    
    		//n 个 value 构造
    		//const 引用会延长匿名对象的生命周期
    		vector<T>(size_t n, const T& value = T())
    		{
    			reserve(n);
    
    			for (int i = 0; i < n; ++i)
    			{
    				start[i] = value;
    			}
    
    			finish = start + n;
    		}
    
    		//避免内置类型构造时调用迭代器区间构造
    		//当第一个参数为整形家族时,需要重载函数
    		vector<T>(int n, const T& value = T())
    		{
    			reserve(n);
    
    			for (int i = 0; i < n; ++i)
    			{
    				start[i] = value;
    			}
    
    			finish = start + n;
    		}
    
    		//迭代器区间构造
    		template<class InputIterator>
    		vector<T>(InputIterator first, InputIterator last)
    		{
    			while (first != last)
    			{
    				push_back(*first);
    				++first;
    			}
    		}
    
    		//拷贝构造
    		//vector(const vector& v)
    		//{
    		//	//开空间
    		//	reserve(v.capacity());
    
    		//	//深拷贝 vector 数据
    		//	for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
    		//	{
    		//		start[i] = v.start[i];
    		//	}
    
    		//	finish = start + v.size();
    		//	end_of_storage = start + v.capacity();
    		//}
    
    		//现代写法
    		vector<T>(const vector<T>& v)
    		{
    			vector<T> tmp(v.begin(), v.end());
    			swap(tmp);
    		}
    
    		//赋值重载
    		//vector& operator=(const vector& v)
    		//{
    		//	if (this != &v)
    		//	{
    		//		T* tmp = new T[v.capacity() == 0 ? 4 : v.capacity()];
    
    		//		//深拷贝数据
    		//		for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
    		//		{
    		//			tmp[i] = v.start[i];
    		//		}
    
    		//		delete[] start;
    		//		start = tmp;
    		//		finish = start + v.size();
    		//		end_of_storage = start + v.capacity();
    		//	}
    
    		//	return *this;
    		//}
    
    		//现代写法
    		vector<T>& operator=(vector<T> v)
    		{
    			swap(v);
    
    			return *this;
    		}
    
    		void swap(vector<T>& v)
    		{
    			std::swap(start, v.start);
    			std::swap(finish, v.finish);
    			std::swap(end_of_storage, v.end_of_storage);
    		}
    
    		//析构函数
    		~vector<T>()
    		{
    			delete[] start;
    			start = nullptr;
    			finish = nullptr;
    			end_of_storage = nullptr;
    		}
    
    		size_t size() const
    		{
    			return finish - start;
    		}
    
    		size_t capacity() const
    		{
    			return end_of_storage - start;
    		}
    
    		T& operator[](size_t pos)
    		{
    			assert(pos < size());
    
    			return start[pos];
    		}
    
    		const T& operator[](size_t pos) const
    		{
    			assert(pos < size());
    
    			return start[pos];
    		}
    
    		void reserve(size_t n)
    		{
    			if (n > capacity())
    			{
    				//深拷贝
    				T* tmp = new T[n];
    				
    				//vector 中如果是自定义类型,也需要深拷贝
    				//需要提前保存 sz,否则释放空间后 finish 位置就不对了
    				const size_t sz = size();
    				for (int i = 0; i < sz; ++i)
    				{
    					tmp[i] = start[i];
    				}
    
    				delete[] start;
    				start = tmp;
    				finish = start + sz;
    				end_of_storage = start + n;
    			}
    		}
    
    		void resize(size_t n, T value = T())
    		{
    			if (n < size())
    			{
    				finish = start + n;
    			}
    			else
    			{
    				if (n > capacity())
    				{
    					reserve(n);
    				}
    
    				while (finish != start + n)
    				{
    					*finish = value;
    					++finish;
    				}
    			}
    		}
    
    		bool empty() const
    		{
    			return start == finish;
    		}
    
    		void push_back(const T& x)
    		{
    			//扩容
    			//if (finish == end_of_storage)
    			//{
    			//	reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());
    			//}
    
    			插入数据
    			//*finish = x;
    			//++finish;
    
    			insert(end(), x);
    		}
    
    		void pop_back()
    		{
    			//assert(!empty());
    
    			//--finish;
    
    			erase(end() - 1);
    		}
    
    		iterator insert(iterator pos, const T& value)
    		{
    			assert(pos <= finish);
    
    			//扩容
    			if (finish == end_of_storage)
    			{
    				//需要更新 pos
    				size_t posIndex = pos - start;
    				reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());
    				pos = start + posIndex;
    			}
    
    			//移动数据
    			iterator cur = end();
    			while (cur != pos)
    			{
    				*cur = *(cur - 1);
    				--cur;
    			}
    
    			*pos = value;
    			++finish;
    
    			return pos;
    		}
    
    		void erase(iterator pos)
    		{
    			assert(pos < finish);
    
    			iterator cur = pos + 1;
    			while (cur != end())
    			{
    				*(cur - 1) = *cur;
    				++cur;
    			}
    
    			--finish;
    		}
    		
    	private:
    		iterator start = nullptr;
    		iterator finish = nullptr;
    		iterator end_of_storage = nullptr;
    	};
    
    	void Print(const vector<int>& v)
    	{
    		vector<int>::const_iterator it = v.begin();
    		while (it != v.end())
    		{
    			//(*it) *= 2;
    			cout << *it << " ";
    			++it;
    		}
    		cout << endl;
    
    		for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
    		{
    			//v[i] *= 2;
    			cout << v[i] << " ";
    		}
    		cout << endl;
    	}
    
    	void vector_test1()
    	{
    		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())
    		{
    			(*it) *= 10;
    			cout << *it << " ";
    			++it;
    		}
    		cout << endl;
    
    		for (auto e : v)
    		{
    			cout << e << " ";
    		}
    		cout << endl;
    
    		for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
    		{
    			v[i] = i;
    			cout << v[i] << " ";
    		}
    		cout << endl;
    		
    		Print(v);
    	}
    
    	void vector_test2()
    	{
    		//3 个 1 构造
    		vector<int> v1(3, 1);
    		for (auto e : v1)
    		{
    			cout << e << " ";
    		}
    		cout << endl;
    
    		vector<int> v2(3);
    		for (auto e : v2)
    		{
    			cout << e << " ";
    		}
    		cout << endl;
    
    		//3 个 "111" 构造
    		std::string s1 = "111";
    		vector<std::string> v3(3, s1);
    		for (const std::string& e : v3)
    		{
    			cout << e << " ";
    		}
    		cout << endl;
    
    		vector<std::string> v4(3);
    		for (const std::string& e : v4)
    		{
    			cout << e << " ";
    		}
    		cout << endl;
    
    		//3 个 v1 构造
    		vector<vector<int>> v5(3, v1);
    		for (const vector<int>& e1 : v5)
    		{
    			for (auto e2 : e1)
    			{
    				cout << e2 << " ";
    			}
    			cout << endl;
    		}
    		cout << endl;
    
    		//迭代器区间构造
    		std::string s2 = "abcde";
    		vector<int> v6(s2.begin(), s2.end());
    		for (auto e : v6)
    		{
    			cout << e << " ";
    		}
    		cout << endl;
    
    		int arr[] = { 4, 2, 1, 5, 34, 9 };
    		vector<int> v7(arr + 1, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
    		for (auto e : v7)
    		{
    			cout << e << " ";
    		}
    		cout << endl;
    
    		//拷贝构造
    		vector<int> v8(v7);
    		for (auto e : v8)
    		{
    			cout << e << " ";
    		}
    		cout << endl;
    	}
    
    	void vector_test3()
    	{
    		vector<int> v;
    		v.push_back(1);
    		v.push_back(2);
    		v.push_back(3);
    		v.push_back(4);
    		v.push_back(5);
    		for (auto e : v)
    		{
    			cout << e << " ";
    		}
    		cout << endl;
    
    		v.pop_back();
    		v.pop_back();
    		v.pop_back();
    		for (auto e : v)
    		{
    			cout << e << " ";
    		}
    		cout << endl;
    
    		v.resize(10, 1);
    		for (auto e : v)
    		{
    			cout << e << " ";
    		}
    		cout << endl;
    
    		v.resize(3);
    		for (auto e : v)
    		{
    			cout << e << " ";
    		}
    		cout << endl << endl;
    
    		vector<std::string> vs;
    		vs.push_back("11111");
    		vs.push_back("22222");
    		vs.push_back("33333");
    		vs.push_back("44444");
    		vs.push_back("55555");
    		for (const std::string& e : vs)
    		{
    			cout << e << endl;
    		}
    		cout << endl;
    
    		vs.resize(10, "xxxxx");
    		for (const std::string& e : vs)
    		{
    			cout << e << endl;
    		}
    		cout << endl;
    	}
    
    	void vector_test4()
    	{
    		vector<int> v;
    		v.push_back(1);
    		v.push_back(2);
    		v.push_back(3);
    		v.push_back(4);
    		//v.push_back(5);
    		for (auto e : v)
    		{
    			cout << e << " ";
    		}
    		cout << endl;
    
    		//如果插入时 vector 扩容了,则迭代器 pos 会失效
    		//如果还想使用 pos,则可以接收 insert 返回值
    		vector<int>::iterator pos = std::find(v.begin(), v.end(), 2);
    		v.insert(pos, 20);
    		for (auto e : v)
    		{
    			cout << e << " ";
    		}
    		cout << endl;
    
    		//如果 erase end() - 1 位置的数据,则迭代器失效
    		//因此认为 erase(pos) 后,迭代器 pos 失效
    		pos = v.end() - 1;
    		v.erase(pos);
    		for (auto e : v)
    		{
    			cout << e << " ";
    		}
    		cout << endl;
    	}
    }
    
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