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前言

提前在这说明下，vector增删查改模拟实现的成员变量博主采用SGI版本。下面给出其库中成员变量是哪些，后续的模拟实现都基于此。

我们发现库中定义了3个T*的变量。同时3个成员变量的意义如下：

一、迭代器

1.1 非const迭代器：begin()、end()

typedef T* iterator;iterator begin()
{return _start;
}iterator end()
{return _finish;
}

1.2 const迭代器：begin()、end()

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

二、构造函数、拷贝构造函数、赋值重载、析构函数模拟实现

2.1 构造函数

我们先来看看vector库中的构造类型如下：

我们知道有三种构造方式，下面给出各种的实现方式。

2.1.1 无参构造

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

2.1.2 迭代器区间构造

template<class InputIterator>//使用模板是为了，当数据类型匹配时就可以使用
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{while (first != last){push_back(*first);first++;}
}

2.1.3 n个值构造

vector(size_t  n, const T& value = T())
{reserve(n);for (size_t i = 0; i < n; i++){push_back(value);}
}//防止定义vector<int>这种类型走迭代区间的构造函数，我们在多实现一个以下类型函数
//当使用vector<int>类型的去构造时，此时调用的构造函数两个参数都是int。所有他会走最匹配的函数，即迭代器区间构造生成的构造函数，程序会出错。
//而下面给出了现成的最匹配构造函数，编译器调用时就不会走模板。
vector(int n, const T& value = T())
{reserve(n);for (size_t i = 0; i < n; i++){push_back(value);}
}

2.2 拷贝构造

拷贝构造我们先调用开好一块空间，在依次插入数据即可。

//vector(const vector& x) //库中实现模式, 直接使用类名。但C++，类型不是类名。
//这里各位读者了解下这里直接类名做类型也正确即可，但不建议各位这样做。
vector(const vector<T>& v)
{reserve(v.capacity());//后面会给出实现for (auto& e : v){push_back(e);}
}

2.3 赋值重载

赋值重载这里我们不要传引用，而是直接传参即可。编译器调用拷贝构造生成形参后，在调用swap()函数依次交换形参和this即可。

//赋值重载
void swap(vector<T>& v)
{std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_endofstorage, v_endofstorage);
}vector<T>& operator= (vector<T> tmp)
{swap(tmp);return *this;
}		

3 析构函数

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

三、容量相关：capacity()、size()、reserve()、resize()

3.1 capacity()

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

3.2 size()

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

3.3 reserve()

由于stl中我们一般不缩容，所以先判断reserve的空间大小是否比当前空间容量大。
如果reserve的空间更大，所以我们需要先开好目标大小的空间，在将原数据拷贝过去，最后析构原来空间即可。
但下面这两种实现方式对吗？

第一种：

void reserve(size_t n)
{if (n > capacity()){T* tmp = new T[n];if (_start)//如果原来空间有数据，拷贝到新空间{memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());delete[] _start;}//更新_start、_finish、_endofstorage。指向新空间中相应位置_start = tmp;_finish = _start + size();_endofstorage = _start + n;}
}

先说结论：上诉这段代码是错的。
在我们调试后会发现_finish的值没有更新。（这里大家自行验证下接口）
 
原因：(win11画图一直很模糊，博主也很无奈，各位将就看吧)

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第二种：
为了解决上诉问题，我们可以先记录_finish和_start的偏移量，用来代替size()函数。
所以初学者很容易写出以下代码：

void reserve(size_t n)
{if (n > capacity()){size_t sz = size();//记录_finish 和 _start 的偏移量T* tmp = new T[n];if (_start){//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);delete[] _start;}_start = tmp;_finish = _start + sz;//不能用size()代替sz，否则会导致迭代器失效_endofstorage = _start + n;}
}

那这是否正确呢？答案是否定的。
我们来看看下面这种场景：

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实际上对于这种情况，可以自己循环依次赋值即可。内置类型直接拷贝数据；内置类型调用赋值重载，是一种深拷贝。

最终代码如下：

void reserve(size_t n)
{if (n > capacity()){size_t sz = size();//记录_finish 和 _start 的偏移量T* tmp = new T[n];if (_start){//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);for (size_t i = 0; i < sz; i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;}_start = tmp;_finish = _start + sz;//不能用size()代替sz，否则会导致迭代器失效_endofstorage = _start + n;}
}

3.4 resize()

resize逻辑还是很简单的。
首先判断resize()的目标大小n和有效数据个数size()谁大。如果有效个数size()更大，只需更改_finish即可；否则要先进行扩容（reserve会将原有数据拷贝到新空间），然后从_finish开始向扩充的空间插入新的值。
 
代码如下：

//const会延长匿名对象的生命周期, 匿名对象具有常性
//模板出来后，对类进行了升级，内置类型也有构造函数
//void resize(size_t n, T val = T())
void resize(size_t n, const T& val = T())
{if (n < size()){_finish = _start + n;}else{reserve(n);while (_finish < _start + n){*_finish = val;_finish++;}}
}

四、operator[ ]重载

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

五、元素相关：insert、erase、push_back、pop_back

5.1 insert()

任意位置插入数据，首先需判断是否需要扩容。然后将插入位置pos开始往后的数据向后移动，最后将新数据插入到pos处即可。
tips：

• 如果发生扩容，需要先记录pos和_start之间的偏移量。在将pos位置跟新，指向新空间中对应位置。否则会导致迭代器失效

void insert(iterator pos, const T& x)
{assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);if (_finish == _endofstroage){size_t len = pos - _start;reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);pos = _start + len;}//挪动数据iterator end = _finish - 1;while (end >= pos){*(end + 1) = *end;end--;}//插入数据*pos = x;_finish++;
}

5.2 erase()

任意位置删除数据，只需要从pos+1开始，将后续数据全部依次向前移动覆盖，最后更新_finish即可。

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

5.2.1 erase迭代器失效

void testvector4()
{vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(2);v.push_back(4);v.push_back(5);v.push_back(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;
}

上述代码本意是将偶数全部删除，结果本该是1 、5。但结果却是：

为什么呢？
这是因为我们删除元素后，后续数据会补上空缺。所以当使用erase后，迭代器会失效。（上述结果是g++的实现机制，在vs2019下上述代码会直接报错。原因在于vs2019对erase后的空间做强制检查，不允许访问）。为此stl库给出的解决方案是接受删除位置的下一个元素的返回值。（这也是为什么整个模拟实现中只有erase函数具有返回值）,并接收返回值。
 
正确删除偶数方法：

void testvector4(){//std::vector<int> v;vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(2);v.push_back(4);v.push_back(5);v.push_back(6);auto it = v.begin();//迭代器失效/*while (it < v.end()){if (*it % 2 == 0){v.erase(it);}it++;}*/while (it < v.end()){if (*it % 2 == 0){it = v.erase(it);}else{it++;}}for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;}

5.3 push_bach()

头插复用insert函数即可。

void push_back(const T& x)
{//if (_finish == _endofstroage)//{//	reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);//}插入数据//*_finish = x;//_finish++;insert(_finish, x);
}

5.4 pop_back()

复用erase，尾删

void pop_back()
{erase(--end());
}

六、所有代码

vector增删查改模拟实现gitee链接