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1.前言

vector和string虽然底层都是通过顺序表来实现的，但是他们利用顺序表的方式不同，string是指定好了类型，通过使用顺序表来存储并对数据进行操作，而vector是利用了C++中的泛型模板，可以存储任何类型的数据，并且在vector中，并没有什么有效字符和容量大小的说法，底层都是通过迭代器进行操作的，迭代器底层实现也就是指针，所以说，vector是利用指针对任何顺序表进行操作的。

2.vector属性

• _start用于指向第一个有效元素

• _finish用于指向最后一个有效元素的下一个位置

• _endOfStorage用于指向已经开辟了的空间的最后一个位置的下一个位置

• vector的迭代器是原生态T*迭代器

template<class T>
class Vector
{
public:typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;private:iterator _start;iterator _finish;iterator _endOfStorage;
};

3.构造函数

无参默认构造函数，将所有属性都置空

以n个val初始化的构造函数，先开辟n个空间，再将这些空间的值都置为val，并更新_finish和_endOfStorage的位置

通过迭代器传参初始化的构造函数，使用新的迭代器，通过尾插将数据插入到新的空间

使用新的迭代器的原因是使传入的迭代器可以是任意类型的，如果使用Vector的迭代器，那么传入的迭代器的类型只能和Vector的类型一样，这里拿string举例，创建一个char类型的Vector，Vector，但是传入的迭代器并不是char类型的，可以是字符数组的迭代器或者是string的迭代器。只要通过解引用是char类型就可以

//无参默认构造Vector():_start(nullptr),_finish(nullptr),_endOfStorage(nullptr){}//n个val的构造函数Vector(int n, const T& val = T()):_start(new T[n]),_finish(_start +n),_endOfStorage(_finish){for (int i = 0; i < n; ++i){_start[i] = val;}}//通过迭代器产生的构造函数template<class InputIterator>Vector(InputIterator first, InputIterator last):_start(nullptr), _finish(nullptr), _endOfStorage(nullptr){while (first != last){pushBack(*first);++first;}}

运行结果在begin() 和end()实现中

4.size()和capacity()

指针相减得到的值就是这两个指针之间的元素个数

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

5.pushBack()

• 检查容量，如果_finish和_endOfStorage指针相等，说明容量已经满了，需要开辟更大的空间

• 在_finish位置插入新的数据

• 更新_finish

void pushBack(const T& val)
{//检查容量if (_finish == _endOfStorage){size_t newC = _endOfStorage == nullptr ? 1 : 2 * capacity();reserve(newC);}//插入数据*_finish = val;//更新finish++_finish}

运行结果在begin() 和end()实现中

6.reserve

• 检查n的合理性，reserve只能扩大不能缩小空间

• 保存有效元素的个数，用于后面更新_finish使用

• 申请空间并将数据拷贝到新的空间中，释放旧的空

• 更新3个成员变量，注意_finish不能更新为_finish+size()，原因是size()是通过两指针运算得出来的，此时的_fiinsh已经指向了释放的空间，再去使用会出错，所以这也是有第二步的原因

以下代码存在浅拷贝问题，文章末尾会给出正确深拷贝代码和详细解释

void reserve(size_t n)
{//reserve只能扩大空间不能缩小空间if (n > capacity()){//保存有效元素size_t sz = size();//申请空间T* tmp = new T[n];//将数据拷贝到新的空间if (_start != nullptr){//拷贝有效元素memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());delete[] _start;}//更新_start = tmp;_finish = _start + sz;_endOfStorage = _start + n;}}

运行结果在begin() 和end()实现中

7.begin() 和end()

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

有了begin()和end就可以使用范围for

template<class T>
void printVectorFor(Vector<T>& vec)
{for (auto& e : vec){cout << e;}cout << endl;
}

8.[]运算符重载

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

9.resize()

• n <= size 直接更新_finish的位置即可

• size < n <= capacity，从_finish开始补充元素，补充到_start+n的位置，然后执行第一步

• n > capacity 增容，执行第二和第一步

void resize(size_t n, const T& val = T())
{//3.n >= capacityif (n > capacity()){reserve(n);}//2.size < n <= capacityif (n > size()){while (_finish != _start + n){*_finish = val;++_finish;}}//1.n<=size_finish = _start + n;}

10.insert()

• 检查插入的位置的有效性[_start, _finish)

• 检查容量，由于增容会导致pos迭代器失效，所以我们可以先保存pos对于_start的偏移量offset，增容后，再将pos重新赋值pos=_start+offset

• 移动元素，从后往前移动，最后将pos位置的元素置为val

• 更新_finish

void insert(iterator pos, const T& val)
{//检查位置有效性assert(pos >= _start || pos < _finish);//检查容量if (_finish == _endOfStorage){//增容会导致迭代器失效//保存pos和_start的偏移量size_t offset = pos - _start;size_t newC = _endOfStorage == nullptr ? 1 : 2 * capacity();reserve(newC);//更新pospos = _start + offset;}//移动元素iterator end = _finish;while (end != pos){*end = *(end - 1);--end;}//插入*pos = val;//更新++_finish;}

11.erase()

• 检查位置有效性

• 移动元素，从前向后移动

• 更新_finish

iterator erase(iterator pos)
{//检查位置有效性assert(pos >= _start || pos < _finish);//移动元素，从前往后iterator start = pos + 1;while (start != _finish){*(start - 1) = *start;++start;}//更新--_finish;}

12.void popBack()

利用erase接口进行尾删

void popBack(){if (size() > 0)erase(end() - 1);}

13.析构函数

~Vector(){if (_start){delete[] _start;_start = _finish = _endOfStorage = nullptr;}}

14.算法库中的find

头文件<algorithm>

template <class InputIterator, class T>InputIterator find (InputIterator first, InputIterator last, const T& val)

参数内容(从迭代器的begin起到end中，找到val值，找到返回该值所在的迭代器，找不到返回end)

15.reserve的深浅拷贝问题

当我门使用自定义类型时，使用浅拷贝是效率最高的，但是当我们使用自定义类型时，并且存在内存资源的利用，就必须时刻注意存在的深浅拷贝问题。来看以下代码测试

void test()
{Vector<string> v;string str1 = "123";string str2 = "456";string str3 = "789";v.pushBack(str1);v.pushBack(str2);v.pushBack(str3);
}

调试结果：

当我们在插入第三个字符串时，就发生了内存异常的问题，我们来看看到底是什么问题。
第一次插入str1，没有问题

第二次插入str2，插入之前我们会扩容，会创建2倍大的空间tmp，然后通过memcpy内存拷贝(浅拷贝)将内容拷贝到tmp中，此时就有两个指向指向一个资源(123)，拷贝完后delete[]要删除原有空间，将123释放后，其实现在新的空间的第一个元素指向的是一个已经释放了的空间，但是问题并没有暴露出来，第二个元素的插入也没有问题

第三次str3的插入，这次插入也会进行扩容，会先开辟一个2倍大的空间tmp，然后通过memcpy内存拷贝(浅拷贝)将内容拷贝到tmp中，此时有两个指针指向已经释放的资源（123），有两个指针指向资源（456），当拷贝完成后会释放旧的空间，当释放原指针指向的（456）时不会报错，原因和第二次插入原因一样。但是释放原有空的第一个指针时，就会发生内存报错异常，原因是资源（123）已经被释放了，如果再释放就属于二次释放，是不安全的。内存错误就报异常。

所以我们在扩容的时候不应该只是单纯的浅拷贝，也就是使用memcpy来拷贝内容，我们应该要使用深拷贝。将memcpy改为for (size_t i = 0; i < sz; ++i){tmp[i] = _start[i];}
整体代码如下：

void reserve(size_t n)
{//reserve只能扩大空间不能缩小空间if (n > capacity()){//保存有效元素size_t sz = size();//申请空间T* tmp = new T[n];//将数据拷贝到新的空间if (_start != nullptr){//拷贝有效元素//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());//深拷贝for (size_t i = 0; i < sz; ++i){//调用自定义类型的赋值运算符重载函数，完成深拷贝//前提是该重载函数也是深拷贝，string是STL库中，是被深拷贝处理过tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;}//更新_start = tmp;_finish = _start + sz;_endOfStorage = _start + n;}}

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