【C++】vector模拟实现+迭代器失效

vector模拟实现

  • 成员变量定义
  • 默认成员函数
    • 构造函数
  • 迭代器
    • 范围for、对象类型匹配原则
  • 容量操作
    • size
    • empty
    • capacity
    • reserve
      • 成员变量未更新
      • memcpy值拷贝
    • resize
      • 内置类型的构造函数
  • 数据访问
    • front
    • back
    • operator[ ]
  • 数据修改操作
    • push_back
    • pop_back
    • swap
    • clear
    • insert
      • pos位置未更新
      • 无返回值
    • erase
      • 无返回值
  • 迭代器失效
    • 定义
    • insert导致的迭代器失效
    • erase导致的迭代器失效
      • 删除vector中的奇数
  • 非法的间接寻址

铁汁们，今天给大家分享一篇vector模拟实现 + 迭代器失效，来吧，开造⛳️

成员变量定义

  • 指向最后一个空间的下一个位置

💡 iterator _endofstorage

  • 指向存储第一个有效数据空间的位置

💡 iterator _start

  • 指向存储最后一个有效数据空间的下一个位置

💡 iterator _finish

在这里插入图片描述

  • 在成员变量声明处给缺省值，实质上是将缺省值给了初始化列表。
  • 在创建一个新的对象时，都需要先走初始化列表完成初始化，在走构造函数。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<string>
#include<assert.h>using namespace std;template<class T>
class vector {
private:iterator _start = nullptr; //起始位置iterator _finish = nullptr;  //有效数据的结束位置iterator _endofstorage = nullptr;  //容量的结束位置
};

默认成员函数

构造函数

💡vector( ) { } ;

  • 功能：构造无参的对象
vector() {};  //无参构造

💡vector(size_t n, const T& val = T( ) ) ;

  • 功能：构造含n个val值的对象
vector(size_t n, const T& val = T()) //用n个val值构造
{resize(n, val);
}

💡vector( InputIterator first, InputIterator last ) ;

  • 功能：构造与[first, last)范围一样多元素的对象
template<class InputIterator>  //  注意： 模板内可以在嵌套模板
vector(InputIterator first, InputIterator last)    //用迭代区间进行构造
{     //泛型编程，函数模板，不是只适用于某个容器的的迭代器，适用于所有容器的的迭代器while (first != last){push_back(*first);first++;}
}

💡Tips：模板内可以嵌套其他模板。

迭代器

template<class T>
class vector {
public:typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;
}

💡 Tips：指向连续物理空间的指针是天然的迭代器。

💡iterator begin( ) ;

  • 功能：返回指向第一个元素的位置。
iterator begin() //迭代器所指向的空间内的值 “既可读又可写”
{   //只适用于const对象（权限可以平移）、不适用于非const对象（权限不可以放大）return _start;  //vector第一个元素所在的位置（指针）
}

💡Tips : const_iterator 修饰的是迭代器所指向的元素不能被修改，而迭代器本身可以被修改。const修饰this指针，表示在该成员函数中成员变量不允许被修改，此处const的用法只能用于类中的成员函数。

💡iterator end( ) ;

  • 功能：返回指向最后一个元素的下一个位置。
iterator end()
{return _finish; //vector最后一个元素后面所在的位置（指针）
}

💡const_iterator begin( )const ;

const_iterator begin()const //迭代器所指向的空间内的值 “只可不可写”
{return _start;  //既适用于const对象（权限可以平移）、又适用于非const对象（权限可以缩小）
}

💡const_iterator end( )const ;

const_iterator end()const
{return _finish;
}

范围for、对象类型匹配原则

const vector<int> v(5, 2);
for (auto& e : v)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;

  • 只要容器支持迭代器，就支持用范围for来访问, 原因：范围for的底层实现为迭代器。

  • 用范围for访问对象中的元素，对象类型不同，范围for底层调用的迭代器接口不同。
    在这里插入图片描述

容量操作

size

💡size_t size( )const ;

  • 功能：计算元素的总个数
size_t size()const //有效元素总个数
{return _finish - _start;
}

empty

💡bool empty( )const ;

  • 功能：判断vector是否为空，为空，则返回true,不为空，则返回false。
bool empty()const //判断是否为空， 为空，则返回true,不为空，则返回false
{return size() == 0;
}
vector<string> v1;
v1.push_back("zhangsan");
cout << v1.empty() << endl;
vector<int> v2;
cout << v2.empty() << endl;

capacity

💡size_t capacity( )const ;

  • 功能：获得当前分配给vector存储空间的大小。
size_t capacity()const  //容量的大小
{return _endofstorage - _start;
}

reserve

💡void reserve(size_t n) ;

  • 功能：使得vector容器存储空间的大小为n。
void reserve(size_t n) //开空间（扩容）
{if (n > capacity()) //此处在判断:1.自己直接调用reserve,2.其他接口间接调用reserve{T* tmp = new T[n];  //扩容  new:开空间+构造函数，完成初始化size_t old = size();  // 注意 ：因为new[]会开辟新的空间if (_start)  //拷贝旧空间中的值{for (int i = 0; i < old; i++) //vector底层物理空间连续tmp[i] = _start[i] ; //  若为string,则调用string的赋值重载函数(深拷贝）delete[] _start; //delete:析构函数+释放空间}//更新成员变量_start = tmp;  _finish = _start + old; //_endofstorage = _start + n;  //}
}

在这里插入图片描述

成员变量未更新

void reserve(size_t n) //开空间（扩容）
{if (n > capacity()) //此处在判断:1.自己直接调用reserve,2.其他接口间接调用reserve{T* tmp = new T[n];  //扩容  new:开空间+构造函数，完成初始化if (_start)  //拷贝旧空间中的值{memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size()); delete[] _start; //delete:析构函数+释放空间}//更新成员变量_start = tmp;  _finish = _start + size(); _endofstorage = _start + capacity();}
}

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

memcpy值拷贝

void reserve(size_t n) //开空间（扩容）
{if (n > capacity()) //此处在判断:1.自己直接调用reserve,2.其他接口间接调用reserve{T* tmp = new T[n];  //扩容  new:开空间+构造函数，完成初始化size_t old = size();  // 注意 ：因为new[]会开辟新的空间if (_start)  //拷贝旧空间中的值{memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * old); delete[] _start; //delete:析构函数+释放空间}//更新成员变量_start = tmp;  _finish = _start + old; //_endofstorage = _start + n;  //}
}

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

resize

💡void resize(size_t n, const typename& val = typename( ) ) ;

  • 功能：调整vector容器的大小，使其内元素个数变为n。
void resize(size_t n, const T& val = T()) //开空间+初始化
{if (n > size()) //插入数据 -》 n > capacity:扩容+插入 size < n <capacity:插入{reserve(n); // n > capacityfor(int i = size(); i < n; i++)  //从size位置处向后插入push_back(val);  }else  //n < size:尾删{_finish = _start + n;}
}

vector<int> v2;
v2.push_back(2);
v2.push_back(2);
v2.push_back(2);
v2.push_back(2);
v2.push_back(2);
for (auto& e : v2)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;v2.resize(7, 1);
for (auto& e : v2)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;v2.resize(12);
for (auto& e : v2)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;v2.resize(3);
for (auto& e : v2)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;

在这里插入图片描述

内置类型的构造函数

int a = int();
cout << a << endl;
int b = int(5);
cout << b << endl;

在这里插入图片描述
💡Tips ：初始化处默认给缺省值，缺省值为无参构造函数，自定义类型会去调它自己的默认构造函数，c++11为了兼容模板，使得内置类型也有构造函数，内置类型得无参构造函数初始化为0,eg:int val = int(), val = 0、double val = double(),val = 0.0,int* val = int*() , val = nullptr、char val = char(), val = ‘\0’。

数据访问

front

💡T& front( ) ;

  • 功能：获取第一个有效元素
T& front()  //获取第一个有效元素
{assert(size() > 0); //断言，确保是否有数据return *_start;
}

back

💡T& back( ) ;

  • 功能：获取最后一个有效元素
T& back() //获取最后一个有效元素
{assert(size() > 0); //断言，确保是否有数据return *(_finish - 1);
}

vector<int> v4;
v4.push_back(1);
v4.push_back(2);
v4.push_back(3);
cout << v4.front() << endl;
cout << v4.back() << endl;

在这里插入图片描述

operator[ ]

💡T& operator[](size_t n) ;

  • 功能：访问下标为n处的值，返回值既可读又可写(非const对象)。
T& operator[](size_t n) //既可读又可写
{return _start[n];
}

💡const T& operator[](size_t n)const ;

  • 功能：访问下标为n处的值，返回值只可读不可写(const对象)。
const T& operator[](size_t n)const //只可读不可写
{return _start[n];
}
vector<int> v2(5, 2);
v2[2] = 3; 
cout << v2[2] << endl;const vector<int> v3(5, 4); 
cout << v3[3] << endl;

在这里插入图片描述

数据修改操作

push_back

💡void push_back(const T& val) ;

  • 功能：在末尾插入一个元素。
void push_back(const T& val) //在末尾插入一个数据
{if (_finish == _endofstorage) //空间满了，扩容{size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();reserve(newcapacity);}*_finish = val; //插入数据_finish++; 
}

pop_back

💡void pop_back( ) ；

  • 功能：删除最后一个元素。
void pop_back() //删除最后一个元素
{assert(size() > 0); //断言，无任何数据，不能在进行删除操作_finish--;
}

vector<int> v4;
v4.push_back(1);
v4.push_back(2);
v4.push_back(3);
for (auto& e : v4)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;v4.pop_back();
for (auto& e : v4)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;

在这里插入图片描述

swap

💡void swap(vector& v) ;

  • 功能：交换。
void swap(vector<T>& v) //交换
{std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
}

vector<int> v2(5, 2);
vector<int> v4;
v4.push_back(1);
v4.push_back(2);
v4.push_back(3);
v4.pop_back();
for (auto& e : v2)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;
for (auto& e : v4)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;v2.swap(v4);for (auto& e : v2)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;
for (auto& e : v4)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;

在这里插入图片描述

clear

💡void clear( ) ;

  • 功能：使vector中元素的总个数size变为0，但容量capacity不变。
void clear() //清空  size改变，capacity不变
{_finish = _start;
}

insert

💡void insert ( iterator position , const typename& x) ；

  • 功能：在指定的位置(迭代器）前插入元素x。
iterator insert(iterator pos, const T& val) //在pos位置前插入元素
{assert(pos >= _start && pos <= _finish); //断言，确保在[_start,_finish]范围内插入数据if (_finish == _endofstorage) //空间满了，扩容{size_t len = pos - _start;size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();reserve(newcapacity);pos = _start + len; //扩容会导致pos位置失效，更新pos位置}//此处数据往后挪动，既可以用memmove，又可以用迭代器//memmove(pos + 1, pos, sizeof(T) *( _finish - pos));  //memmove为值拷贝iterator tmp = _finish - 1;while (tmp >= pos) {*(tmp + 1) = *tmp;tmp--;}*pos = val;   //插入数据_finish++;return pos;  //返回值为了，发生扩容,pos位置更新后的值仍能被继续使用
}

pos位置未更新

void insert(iterator pos, const T& val) //在pos位置前插入元素
{assert(pos >= _start && pos <= _finish); //断言，确保在[_start,_finish]范围内插入数据if (_finish == _endofstorage) //空间满了，扩容{size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();reserve(newcapacity);}//此处数据往后挪动，既可以用memmove，又可以用迭代器//memmove(pos + 1, pos, sizeof(T) *( _finish - pos));  //memmove为值拷贝iterator tmp = _finish - 1;while (tmp >= pos) {*(tmp + 1) = *tmp;tmp--;}*pos = val;   //插入数据_finish++;
}

vector<string> v1;
v1.push_back("zhangsan");
v1.push_back("lisi");
v1.push_back("wangwu");
v1.push_back("zhaoqan");v1.insert(v1.begin(), "lala");for (auto& e : v1)
{cout << e << ' ';
}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

  • 因扩容使原空间被释放，导致pos指向已经被释放的空间（pos为野指针）。若想继续插入新的数据，需要更新pos，使pos指向新空间。

无返回值

void insert(iterator pos, const T& val) //在pos位置前插入元素
{assert(pos >= _start && pos <= _finish); //断言，确保在[_start,_finish]范围内插入数据if (_finish == _endofstorage) //空间满了，扩容{size_t len = pos - _start;size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();reserve(newcapacity);pos = _start + len; //扩容会导致pos位置失效，更新pos位置}//此处数据往后挪动，既可以用memmove，又可以用迭代器//memmove(pos + 1, pos, sizeof(T) *( _finish - pos));  //memmove为值拷贝iterator tmp = _finish - 1;while (tmp >= pos) {*(tmp + 1) = *tmp;tmp--;}*pos = val;   //插入数据_finish++;
}

vector<string> v1;
v1.push_back("zhangsan");
v1.push_back("lisi");
v1.push_back("wangwu");
v1.push_back("zhaoqan");vector<string>::iterator pos = std::find(v1.begin(), v1.end(), "zhangsan");
v1.insert(pos, "zzx");
v1.insert(pos, "lala"); //出错处for (auto& e : v1)
{cout << e << ' ';
}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

  • 因函数为传值调用，形参只是实参的一份临时拷贝，形参的改变不会影响实参。
  • 在容量满了情况下，若两次insert(pos,数据)，第一次insert会进行扩容，扩容导致原空间被释放 。第二次insert，尽管在函数体内更新了pos,传值调用，pos仍指向已经被释放的空间，引起运行时代码崩溃。若仍想使用pos迭代器，只需给pos重新赋值，即：使用返回值。

erase

iterator erase(iterator pos)
{assert(pos >= _start && pos < _finish); //断言，确保在[_start,_finish)范围内删除数据assert(size() > 0); //断言，无任何数据，不能在进行删除操作//此处数据往前覆盖pos位置，既可以用memmove，又可以用迭代器//memmove(pos, pos + 1, sizeof(T) * (_finish - pos - 1)); memmove为值拷贝iterator tmp = pos;while (tmp < _finish - 1){*tmp = *(tmp + 1);tmp++;}_finish--;return pos;
}

无返回值

void erase(iterator pos)
{assert(pos >= _start && pos < _finish); //断言，确保在[_start,_finish)范围内删除数据assert(size() > 0); //断言，无任何数据，不能在进行删除操作memmove(pos, pos + 1, sizeof(T) * (_finish - pos - 1));_finish--;
}

vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);//删除v中的奇数
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{if (*it % 2 != 0)v.erase(it);it++;
}for (auto& e : v)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

  • 因为erase功能为删除pos位置处的数据，用pos+1位置向前覆盖pos位置的数据,
    vectorv{1,2,3},it=v.begin(),erase(it)后,it中数据为2,在直接it++,此时it中数据为3，erase(it)后，it=v.end(),而end位置是没有元素的，那么pos就失效了。在it++, 就越界了assert条件为假，导致程序崩溃。此时只需要给it重新赋值，即：添加返回值。
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);//删除v中的奇数
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{if (*it % 2 != 0)it = v.erase(it);elseit++;
}for (auto& e : v)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

迭代器失效

定义

  • 在c++中，容器的insert、erase等操作可能会引起迭代器失效，如果在迭代器已经失效的情况下，继续使用失效的迭代器来访问容器内的数据，会引起运行时程序崩溃或者产生不可预期的结果，这种情况就称为迭代器失效。

insert导致的迭代器失效

vector<string> v1;
v1.push_back("zhangsan");
v1.push_back("lisi");
v1.push_back("wangwu");
v1.push_back("zhaoqan");v1.insert(v1.begin(), "lala");for (auto& e : v1)
{cout << e << ' ';
}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

  • 空间满了，在插入数据，会进行扩容，扩容reserve会引起底层空间的改变，开辟新空间，原空间被释放，导致pos指向已经被释放的空间（pos为野指针），此时只需要更新pos，使pos指向新空间。
  • 💡Tips: 迭代器失效——》扩容会引起底层空间的改变，导致原来空间被释放，迭代器指向已经被释放的空间，迭代器也野指针。

erase导致的迭代器失效

删除vector中的奇数

void erase(iterator pos)
{assert(pos >= _start && pos < _finish); //断言，确保在[_start,_finish)范围内删除数据assert(size() > 0); //断言，无任何数据，不能在进行删除操作memmove(pos, pos + 1, sizeof(T) * (_finish - pos - 1));_finish--;
}

vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);//删除v中的奇数
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{if (*it % 2 != 0)v.erase(it);it++;
}for (auto& e : v)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;

  • erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前挪动，无底层空间的变化，但是如果pos刚好为最后一个元素，删完之后pos刚好为end位置，而end位置上无元素，那么pos也就失效了，此时只需要给it重新赋值，即：添加返回值。

  • 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。

  • 💡Tips: 迭代器失效——》不会引起底层空间发生变化，迭代器指向了错误的位置。

vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);//删除v中的奇数
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{if (*it % 2 != 0)it = v.erase(it);elseit++;
}for (auto& e : v)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
💡 Tips：在erase的实现中，不能保证编译器是否会进行缩容，但是缩容会导致迭代器失效。insert和erase的pos可能都会失效，所以对于insert和erase使用过的迭代器不要去使用。

非法的间接寻址

vector<string> v1(5, "zzx");for (auto& e : v1)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;vector<int> v2(5, 2);for (auto& e : v2)
{cout << e << ' ';
}
cout << endl;

在这里插入图片描述
铁铁们，vector模拟实现+迭代器失效就到此结束啦，若博主有不好的地方，请指正，欢迎铁铁们留言，请动动你们的手给作者点个👍鼓励吧，你们的鼓励就是我的动力✨

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如何区分期权，很简单WeTrade众汇教你两招

二元期权有许多变体&#xff0c;很多投资者难以区分外汇和二元期权&#xff0c;很简单WeTrade众汇教你两招1秒快速区分&#xff0c;我们可以根据这两个最重要的参数进行区分: 1)合同类型的范围 只有一种外汇合约。当然&#xff0c;你可以交易货币对、差价合约、商品或证券&am…
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脉冲电流源测试旁路二极管热性能方案

脉冲电流源测试旁路二极管热性能方案

热斑效应&#xff1a;太阳能电池一般是由多块电池组件串联或并联起来。串联支路中可能由于电池片内部缺陷或者外部遮挡&#xff0c;将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量。被遮蔽的太阳电池组件此时会严重发热而受损。 旁路二极管&#xff1a;是指并联于太阳能…
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Nginx 403 forbidden

Nginx 403 forbidden

1、没有权限问题 Linux系统中如果Nginx没有web目录的操作权限&#xff0c;也会出现403错误。解决办法&#xff1a;修改web目录的读写权限&#xff0c;或者是把Nginx的启动用户改成目录的所属用户&#xff0c;重启Nginx即可解决。(windows 下则用管理员启动nginx即可)。 chmod -…
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Android全新UI框架之Jetpack Compose入门基础

Android全新UI框架之Jetpack Compose入门基础

Jetpack Compose是什么 如果有跨端开发经验的同学&#xff0c;理解和学习compose可能没有那么大的压力。简单地说&#xff0c;compose可以让Android的原生开发也可以使用类似rn的jsx的语法来开发UI界面。以往&#xff0c;我们开发Android原生页面的时候&#xff0c;通常是在xml…
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第2.4章 StarRocks表设计——分区分桶与副本数

第2.4章 StarRocks表设计——分区分桶与副本数

目录 一、数据分布 1.1 概述 1.2 数据分布方式 1.2.1 Round-Robin 1.2.2 Range 1.2.3 List 1.2.4 Hash 1.3 StarRocks的数据分布方式 1.3.1 不分区 Hash分桶 1.3.2 Range分区Hash分桶 三、分区 3.1 分区概述 3.2 创建分区 3.2.1 手动创建分区 3.2.2 批量创建分区…
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OJ_不连续1的子串

OJ_不连续1的子串

题干 C实现 #include<iostream> using namespace std;int f0(int n); int f1(int n);int main() {int n;cin >> n;cout << f0(n) f1(n);return 0; }int f0(int n) {//末尾为0的串if (n 1) {return 1;}else {return f0(n - 1) f1(n - 1);} } int f1(int n…
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多维时序 | Matlab实现TCN-RVM时间卷积神经网络结合相关向量机多变量时间序列预测

多维时序 | Matlab实现TCN-RVM时间卷积神经网络结合相关向量机多变量时间序列预测

多维时序 | Matlab实现TCN-RVM时间卷积神经网络结合相关向量机多变量时间序列预测 目录 多维时序 | Matlab实现TCN-RVM时间卷积神经网络结合相关向量机多变量时间序列预测效果一览基本介绍程序设计参考资料 效果一览 基本介绍 Matlab实现TCN-RVM时间卷积神经网络结合相关向量机…
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