一、vector实际的底层原理
C++中的vector底层实现是一个动态数组，也被称为可变数组。当向vector添加元素时，如果数组已经被填满，vector会自动创建一个更大的数组，将原有数据复制到新数组中，并将新元素添加到新数组中。这种自动扩容的机制使得vector能够封装任意数量的对象，而不必关心底层的数组大小。
vector的成员变量同前面我们学的string不一样，他是通过使用指针来控制起始位置、最后一个数据位置、最大容量位置。定义如下：
class vector { public: typedef T* iterator; typedef const T* const_iterator; private: iterator _start; iterator _finish; iterator _endofstorage; };
配合图解明白：
二、vector的模拟实现
迭代器相关
// 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 begin() const { return _start; } const_iterator end() const { return _finish; }
基本操作（迭代器失效问题）
插入
在插入元素期间，可能会引起扩容，让三个指针都指向新的空间，原空间被释放，从而导致原来的迭代器指向的空间错误，对此我们可以返回新的空间的地址解决。
iterator insert(iterator pos, const T& x)//迭代器失效，返回新的迭代器解决 { assert(pos >= _start); assert(pos <= finish); if (_finish == _endOfStorage) { size_t len = pos - _start;//避免位置错误,因为在扩容后_start的地址会变化 reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2); pos = start + len;//恢复位置 } iterator end = _finish - 1; while (end >= pos)//从后往前挪 { *(end + 1) = *end; --end; } *pos = x; ++_finish; return pos; }
删除
删除由于受限制，在这里实现的时候只能通过返回指针来控制删除。通常在使用 erase 进行删除时，我们需要额外定义一个迭代器来接受原迭代器，通过选择语句来进行批量删除的判断。有如下例子：（我们要删除迭代器中可以被2整除的数，以此解决迭代器的问题）
iterator erase(Iterator pos)//迭代器失效，返回新的迭代器解决 { assert(pos >= _start); assert(pos < _finish); iterator it = pos + 1;//定义一个变量用于删除 while (it < _finish) { *(it - 1) = *it; ++it; } --_finish; return pos; }
push_back（）
复用以上insert的操作，简化代码 。
void push_back(const T& x) {/* if (_finish == _endofstorage) { reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2); } *_finish = x; ++_finish;*/ insert(end(), x); }
pop_back（）
void pop_back() { assert(!empty()); --_finish; }
swap（）
void swap(vector<T>& v) { std::swap(_start, v._start); std::swap(_finish, v._finish); std::swap(_endofstorage, v._endofstorage); }
基本成员函数
主要是复用上面的基本操作以此来简化代码。
构造函数
vector() :_start(nullptr) ,_finish(nullptr) ,_endOfStorage(nullptr) {}
在构造时，由于我们都要初始化。我们可以直接给成员变量在定义时就给缺省值，剩下的两个分别是根据指定数量、指定初始化值，以及根据迭代器构造。
vector() {} vector(int n, const T& value = T()) { reserve(n); for (int i = 0; i < n; i++) { push_back(value); } } template<class InputIterator> vector(InputIterator first, InputIterator last) { while (first != last) { push_back(*first); ++first; } }
拷贝构造函数
特别注意，在进行拷贝构造时，不要使用memcpy，在对诸如：string等类型进行拷贝时，执行的是浅拷贝。我们在这复用push_back()来进行拷贝构造。
vector(const vector<T>& v) { reserve(v.capacity()); for (auto& e : v) { push_back(e); } }
析构函数
需要释放在堆上动态开辟的空间，并且将指针置空，防止野指针。
~vector() { delete[] _start; _start = _finish = _endofstorage = nullptr; }
赋值运算符
vector<T>& operator= (vector<T> v) { swap(v); return *this; }
空间管理
基本状态
size_t capacity() const { return _endofstorage - _start; } size_t size() const { return _finish - _start; } bool empty()const { return size() == 0; }
扩容操作
注意这里不能使用memcpy进行对原有数据的拷贝操作，使用memcpy对于一些存储结构，如string等所做的是浅拷贝的操作。对此，使用会造成很多问题。
void reserve(size_t n) { if (n > capacity()) { T* tmp = new T[n]; size_t sz = size(); if (_start) { //memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz)//这里用memcpy这里会导致string的vector出错，浅拷贝问题 for (size_t i = 0; i < sz; i++) { tmp[i] = _start[i]; } delete[] _start; } _start = tmp; _finish = _start + sz; _endOfStorage = _start + n; } }
resize（）
如果要扩的空间(n)小于当前数据个数，则截取数据。如果要扩的空间(n)大于当前数据个数则扩容。
void resize(size_t n, const T& value = T()) { if (n < size()) { _finish =_start + n; } else { reserve(n); while (_finish < _start + n) { *_finish = val; ++_finish; } } }
重载[ ]（最爱的运算符！！！）
T& operator[](size_t pos) { assert(pos < size()); return _start[pos]; } const T& operator[](size_t pos)const { assert(pos < size()); return _start[pos]; }
三、整体代码
#pragma once #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 01 #include<iostream> using namespace std; namespace lt { template<class T> class vector { public: // 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 begin() const { return _start; } const_iterator end() const { return _finish; } // construct and destroy vector() :_start(nullptr) ,_finish(nullptr) ,_endOfStorage(nullptr) {} vector(int n, const T& value = T()) { reserve(n); for (int i = 0; i < n; i++) { push_back(value); } } template<class InputIterator> vector(InputIterator first, InputIterator last) { while (first != last) { push_back(*first); ++first; } } vector(const vector<T>& v) { reserve(v.capacity()); for (auto& e : v) { push_back(e); } } vector<T>& operator= (vector<T> v) { swap(v); return *this; } ~vector() { delete[] _start; _start = _finish = _endofstorage = nullptr; } // capacity size_t capacity() const { return _endofstorage - _start; } size_t size() const { return _finish - _start; } bool empty()const { return size() == 0; } void reserve(size_t n) { if (n > capacity()) { T* tmp = new T[n]; size_t sz = size(); if (_start) { //memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz)//这里用memcpy这里会导致string的vector出错，浅拷贝问题 for (size_t i = 0; i < sz; i++) { tmp[i] = _start[i]; } delete[] _start; } _start = tmp; _finish = _start + sz; _endOfStorage = _start + n; } } void resize(size_t n, const T& value = T()) { if (n < size()) { _finish =_start + n; } else { reserve(n); while (_finish < _start + n) { *_finish = val; ++_finish; } } } ///access/// T& operator[](size_t pos) { assert(pos < size()); return _start[pos]; } const T& operator[](size_t pos)const { assert(pos < size()); return _start[pos]; } ///modify/ void push_back(const T& x) {/* if (_finish == _endofstorage) { reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2); } *_finish = x; ++_finish;*/ insert(end(), x); } void pop_back() { assert(!empty()); --_finish; } void swap(vector<T>& v) { std::swap(_start, v._start); std::swap(_finish, v._finish); std::swap(_endofstorage, v._endofstorage); } iterator insert(iterator pos, const T& x)//迭代器失效，返回新的迭代器解决 { assert(pos >= _start); assert(pos <= finish); if (_finish == _endOfStorage) { size_t len = pos - _start;//避免位置错误,因为在扩容后_start的地址会变化 reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2); pos = start + len;//恢复位置 } iterator end = _finish - 1; while (end >= pos)//从后往前挪 { *(end + 1) = *end; --end; } *pos = x; ++_finish; } iterator erase(Iterator pos)//迭代器失效，返回新的迭代器解决 { assert(pos >= _start); assert(pos < _finish); iterator it = pos + 1;//定义一个变量用于删除 while (it < _finish) { *(it - 1) = *it; ++it; } --_finish; return pos; } private: iterator _start = nullptr; // 指向数据块的开始 iterator _finish = nullptr; // 指向有效数据的尾 iterator _endOfStorage = nullptr; // 指向存储容量的尾 }; }
感谢你耐心的看到这里ღ( ´･ᴗ･` )比心，如有哪里有错误请踢一脚作者o(╥﹏╥)o！
