C++ STL _ Vector使用及模拟实现

2022-11-13 16:11:28 stl

1.Vector的介绍

1.1 Vector的介绍

vector官方文档介绍

1.vector是表示可变大小数组的序列容器。
2. 就像数组一样，vector也采用的连续存储空间来存储元素。也就是意味着可以采用下标对vector的元素进行访问，和数组一样高效。但是又不像数组，它的大小是可以动态改变的，而且它的大小会被容器自动处理。
3. 本质讲，vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组需要被重新分配大小为了增加存储空间。其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是一个相对代价高的任务，因为每当一个新的元素加入到容器的时候，vector并不会每次都重新分配大小。
4. vector分配空间策略：vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，因为存储空间比实际需要的存储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。但是无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入一个元素的时候是在常数时间的复杂度完成的。
5. 因此，vector占用了更多的存储空间，为了获得管理存储空间的能力，并且以一种有效的方式动态增长。
6. 与其它动态序列容器相比（deque, list and forward_list）， vector在访问元素的时候更加高效，在末尾添加和删除元素相对高效。对于其它不在末尾的删除和插入操作，效率更低。比起list和forward_list统一的迭代器和引用更好

2.Vector的使用

vector在实际中非常重要且使用，因此我们需要熟悉使用常用的接口，以下将从常用的接口入手并进行模拟实现

vector模拟实现的基本结构：

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

//无参构造
vector()
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstoage(nullptr)
{}

//资源管理
~vector()
{
if (_start)
{
delete[] _start;
_start = _finish = _endofstoage = nullptr;
}
}
size_t size() const{
return _finish - _start;
}

size_t capacity() const{
return _endofstoage - _start;
}
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _endofstoage;
};

2.1 vector的定义

构造函数声明 constructor	接口说明
vector()（重点）	无参构造
vector (const vector& x); （重点）	拷贝构造
vector（size_type n, const value_type& val = value_type()）	构造并初始化n个val
vector (InputIterator first, InputIterator last);	使用迭代器进行初始化构造

//无参构造
vector()
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstoage(nullptr)
{}

//拷贝构造
void swap(vector<T>& v){
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endofstoage, v._endofstoage);
}

//vector(const vector& v)
vector(const vector<T>& v)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstoage(nullptr)
{
vector tmp(v.begin(), v.end());
swap(tmp);
}

//初始化n个val
vector(size_t n, const T& val = T())
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstoage(nullptr)
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
push_back(val);
}
}

//使用迭代化区间初始化
template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstoage(nullptr)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}

2.2 vector 迭代器的使用

iterator的使用

接口说明

begin+end （重点）

获取第一个数据位置的iterator/const_iterator，获取最后一个数据的下一个位置

的iterator/const_iterator

rbegin+rend（反向迭代器）

获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置的

reverse_iterator

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

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

2.3 vector的空间增长问题

容量空间	接口说明
size	获取数据个数
capacity	获取容量大小
empty	判断是否为空
resize（重点）	改变vector的size
reserve（重点）	改变vector的capacity

void resize(size_t{
if (n > capacity())
{
reserve(n);
}
if (n > size())
{
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = val;
++_finish;
}
}
else

void reserve(size_t{
size_t sz = size();
if (n > capacity())
{
T* tmp = new T[n];
if (_start)
{
//这里会造成浅拷贝问题
//memcpy(tmp, _start, size() * sizeof(T));
for (size_t i = 0; i < size(); ++i)
{
tmp[i] = _start[i];
}

delete[] _start;
}
_start = tmp;
}
_finish = _start + sz;
_endofstoage = _start + n;

}

注意：

1、我们在扩容的时候有一个小细节，capacity的容量扩容在vs和g++下分别运行是有区别的，在Vs下caoacity的扩容是按1.5倍增长的；在g++下是按2倍增长的。不能固化的认为，vector的增长都是2倍，具体增长的多少要根据需求定义。Vs是PJ盘本的STL，g++是SGI版本的STL。

//vs下
int main(){
vector<int> v;
size_t sz = v.capacity();
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
v.push_back(i);
if (sz != v.capacity())
{
sz = v.capacity();
cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
}
}

return 0;
}

3. vector的增删查改

vector增删查改	接口说明
push_back（重点）	尾插
pop_back （重点）	尾删
find	查找。（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口）
insert	在pos之前插入val
erase	删除pos位置的数据
swap	交换两个vector的数据空间
operator[] （重点）	像数组一样访问

3.1 push_back （重点）

void push_back(const{
if (_finish == _endofstoage)
{
size_t newCapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newCapacity);
}
*_finish = x;
++_finish;

//insert(end(), x);

方法：

1、实现要考虑是否需要扩容，如果 _finish == _endofstoage 则需要扩容
2、尾插元素， ++_finish

3.2 pop_back (重点)

pop_back比较简单，尾删的逻辑不是删除而是覆盖，因此只需要--_finish即可

void pop_back(){
if (_finish > _start)
{
--_finish;
}
//erase(end() - 1);

3.3 insert

insert插入是在pos位置之前插入x

方法：

1、判断pos位置的合法性。
2、判断是否需要扩容，如果需要扩容则注意，这里会引发迭代器失效问题。

由于迭代器失效问题比较复杂，情况多样，我总结了一篇单独的博客供大家参考：

3、挪动数据，由后往前走，让前一个覆盖后一个。
4、插入数据，++_finish，返回pos位置

iterator insert(iterator pos, const{
//检查
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
//空间不够 扩容
//扩容以后 pos就失效了
if (_finish == _endofstoage)
{
//使用相对距离来计算确定pos位置
size_t n = pos - _start;
size_t newCapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newCapacity);
pos = _start + n;
}

//挪动数据
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)
{
*(end + 1) = *end;
--end;
}
*pos = x;
++_finish;

return

3.4 erase

erase是删除pos位置的数据

方法：

1、判断pos位置的合法性。
2.、拿到pos位置下一个位置的迭代器，从前往后，后一个覆盖前一个。
3、最后--_finish，返回pos位置

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

return

3.5 operator [ ]

重载的operator [ ] 就是取到pos位置对应的数据即可，比较简单

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

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

到此这篇关于c++ STL _ Vector使用及模拟实现的文章就介绍到这了,更多相关C++ STL _ Vector使用内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！

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目录

1.Vector的介绍

1.1 Vector的介绍

2.Vector的使用

2.1 vector的定义

2.2 vector 迭代器的使用

2.3 vector的空间增长问题

3. vector的增删查改

3.1 push_back （重点）

3.2 pop_back (重点)

3.3 insert

3.4 erase

3.5 operator [ ]