【STL】之 vector 使用方法及模拟实现

前言：

本文主要讲在C++ STL库中vector容器的使用方法和底层的模拟实现~

成员变量的定义：
对于vector容器，我们首先采用三个成员变量去进行定义，分别是：

    private:iterator _start; // 指向数据块的开始iterator _finish; // 指向有效数据的 下一个 位置！！！iterator _endOfStorage; // 指向存储容量的尾

迭代器的书写：

因为vector底层存储空间是连续的，我们可以直接用指针作为迭代器，分别是const和非const类型。注意我们需要用类模板去定义

      // Vector的迭代器是一个原生指针typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;iterator begin(){return _start;}iterator end(){return _finish;}const_iterator cbegin() const{return _start;}const_iterator cend() const{return _finish;}

构造函数：

我们使用初始化列表进行初始化。

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

拷贝构造函数：

对于自定义类型，并且需要深拷贝的情况下，需要自己书写拷贝构造函数，编译器默认生成的

拷贝构造函数只适用于浅拷贝，或者内置类型。

       //深拷贝需要自己写一份拷贝构造函数vector(const vector<T>& v){_start = new T[v.capacity()];memcpy(_start, v._start, v.size() * sizeof(T));_finish = _start + v.size();_endOfStorage = _start + v.capacity();}

赋值重载函数：

赋值重载同样也需要深拷贝，这里我们采用现代的写法，比较简洁。

        vector<T>& operator= (vector<T> v){swap(v);return *this;}

析构函数：

利用delete去释放空间，并且将内部成员变量赋值为空指针。

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

常用的size() 和 capacity（）函数接口

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

reserve函数：

reserve函数主要是用来扩容开空间，并且对新开辟的空间不做初始化。

我们一般需要将原来的空间进行析构，在析构前需要将原本位置的值拷贝给新的空间

        void reserve(size_t n){size_t len = _finish - _start;if (n > _endOfStorage - _start){T* tmp = new T[n];//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * len); 注意memcpy和memove是浅拷贝for (int i = 0; i < len; i++){//tmp[i] = _start[i];*(tmp + i) = *(_start + i);}delete[] _start;//注意要将原来的析构_start = tmp;_finish = _start + len;_endOfStorage = _start + n;}}

resize函数：

resize函数适用于开空间和缩容，一般是用来扩容，那么这个函数和reserve有什么区别呢？

最大的区别就是resize会将新开辟的空间进行初始化，而reserve对于新开辟的空间不做任何处理。

        void resize(size_t n, const T& value = T()){if (n > size()){//先判断是否需要扩容if (n > capacity()){reserve(n);}for (int i = 0; i < n-size(); i++){*(_finish + i) = value;}_finish += n - size();}else{_finish = n + _start;}}

push_back（）函数

此函数接口主要用来尾插。实现与用法比较简单。

        void push_back(const T& x){//判断是否需要扩容if (_finish == _endOfStorage){size_t capacity = _endOfStorage - _start;reserve(capacity == 0 ? 4 : capacity * 2);}*_finish = x;//注意解引用_finish++;}

pop_back()函数

这个函数与push_back()相对应，进行尾删。

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

swap交换函数

顾名思义就是将两个vector容器内容以及大小进行交换，这里我们直接借用std标准库的swap函数实现。

        void swap(vector<T>& v){std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);}

insert（）

插入函数，我们可以在任意位置进行插入，注意函数的第一个参数pos并不是下标值，而是迭代器！

这里的插入如果需要扩容会导致怕pos的迭代器失效问题！

        iterator insert(iterator pos, const T& x)//注意第一个参数是迭代器！{assert(pos >= _start);assert(pos < _finish);size_t capacity = _endOfStorage - _start;//先判断扩容if (_finish == _endOfStorage){size_t len = pos - _start;size_t newcapacity = capacity == 0 ? 4 : capacity * 2;reserve(newcapacity);pos = len + _start;//需要重新确定pos的位置}//不要浅拷贝//memove(_start + pos + 1, _start + pos, sizeof(T) * (size() - pos));iterator tmp = _finish;while (tmp != pos){*tmp = *(tmp - 1);tmp--;}*pos = x;++_finish;return pos;}

erase函数

这个函数主要用来将任意位置的值进行删除，这里的第一个参数同样也是迭代器！

        //注意参数是迭代器iterator erase(iterator pos){assert(pos >= _start);assert(pos < _finish);iterator tmp = pos;while (tmp < _finish){*tmp = *(tmp + 1);tmp++;}_finish--;return pos;}