前言
提前在这说明下，vector增删查改模拟实现的成员变量博主采用SGI版本。下面给出其库中成员变量是哪些，后续的模拟实现都基于此。
我们发现库中定义了3个T*的变量。同时3个成员变量的意义如下：
一、迭代器
1.1 非const迭代器：begin()、end()
typedef T* iterator; iterator begin() { return _start; } iterator end() { return _finish; }
1.2 const迭代器：begin()、end()
typedef const T* const_iterator; const_iterator begin()const { return _start; } const_iterator end()const { return _finish; }
二、构造函数、拷贝构造函数、赋值重载、析构函数模拟实现
2.1 构造函数
我们先来看看vector库中的构造类型如下：
我们知道有三种构造方式，下面给出各种的实现方式。
2.1.1 无参构造
vector() :_start(nullptr) ,_finish(nullptr) , _endofstorage {}
2.1.2 迭代器区间构造
template<class InputIterator>//使用模板是为了，当数据类型匹配时就可以使用 vector(InputIterator first, InputIterator last) { while (first != last) { push_back(*first); first++; } }
2.1.3 n个值构造
vector(size_t n, const T& value = T()) { reserve(n); for (size_t i = 0; i < n; i++) { push_back(value); } } //防止定义vector<int>这种类型走迭代区间的构造函数，我们在多实现一个以下类型函数 //当使用vector<int>类型的去构造时，此时调用的构造函数两个参数都是int。所有他会走最匹配的函数，即迭代器区间构造生成的构造函数，程序会出错。 //而下面给出了现成的最匹配构造函数，编译器调用时就不会走模板。 vector(int n, const T& value = T()) { reserve(n); for (size_t i = 0; i < n; i++) { push_back(value); } }
2.2 拷贝构造
拷贝构造我们先调用开好一块空间，在依次插入数据即可。
//vector(const vector& x) //库中实现模式, 直接使用类名。但C++，类型不是类名。 //这里各位读者了解下这里直接类名做类型也正确即可，但不建议各位这样做。 vector(const vector<T>& v) { reserve(v.capacity());//后面会给出实现 for (auto& e : v) { push_back(e); } }
2.3 赋值重载
赋值重载这里我们不要传引用，而是直接传参即可。编译器调用拷贝构造生成形参后，在调用swap()函数依次交换形参和this即可。
//赋值重载 void swap(vector<T>& v) { std::swap(_start, v._start); std::swap(_finish, v._finish); std::swap(_endofstorage, v_endofstorage); } vector<T>& operator= (vector<T> tmp) { swap(tmp); return *this; }
3 析构函数
~vector() { delete[] _start; _start = _finish = _endofstorage = nullptr; }
三、容量相关：capacity()、size()、reserve()、resize()
3.1 capacity()
size_t capacity()const { return _endofstorage - _start; }
3.2 size()
size_t size()const { return _finish - _start; }
3.3 reserve()
由于stl中我们一般不缩容，所以先判断reserve的空间大小是否比当前空间容量大。
如果reserve的空间更大，所以我们需要先开好目标大小的空间，在将原数据拷贝过去，最后析构原来空间即可。
但下面这两种实现方式对吗？
第一种：
void reserve(size_t n) { if (n > capacity()) { T* tmp = new T[n]; if (_start)//如果原来空间有数据，拷贝到新空间 { memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size()); delete[] _start; } //更新_start、_finish、_endofstorage。指向新空间中相应位置 _start = tmp; _finish = _start + size(); _endofstorage = _start + n; } }
先说结论：上诉这段代码是错的。
在我们调试后会发现_finish的值没有更新。（这里大家自行验证下接口）
原因：(win11画图一直很模糊，博主也很无奈，各位将就看吧)
第二种：
为了解决上诉问题，我们可以先记录_finish和_start的偏移量，用来代替size()函数。
所以初学者很容易写出以下代码：
void reserve(size_t n) { if (n > capacity()) { size_t sz = size();//记录_finish 和 _start 的偏移量 T* tmp = new T[n]; if (_start) { //memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz); delete[] _start; } _start = tmp; _finish = _start + sz;//不能用size()代替sz，否则会导致迭代器失效 _endofstorage = _start + n; } }
那这是否正确呢？答案是否定的。
我们来看看下面这种场景：
实际上对于这种情况，可以自己循环依次赋值即可。内置类型直接拷贝数据；内置类型调用赋值重载，是一种深拷贝。
最终代码如下：
void reserve(size_t n) { if (n > capacity()) { size_t sz = size();//记录_finish 和 _start 的偏移量 T* tmp = new T[n]; if (_start) { //memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz); for (size_t i = 0; i < sz; i++) { tmp[i] = _start[i]; } delete[] _start; } _start = tmp; _finish = _start + sz;//不能用size()代替sz，否则会导致迭代器失效 _endofstorage = _start + n; } }
3.4 resize()
resize逻辑还是很简单的。
首先判断resize()的目标大小n和有效数据个数size()谁大。如果有效个数size()更大，只需更改_finish即可；否则要先进行扩容（reserve会将原有数据拷贝到新空间），然后从_finish开始向扩充的空间插入新的值。
代码如下：
//const会延长匿名对象的生命周期, 匿名对象具有常性 //模板出来后，对类进行了升级，内置类型也有构造函数 //void resize(size_t n, T val = T()) void resize(size_t n, const T& val = T()) { if (n < size()) { _finish = _start + n; } else { reserve(n); while (_finish < _start + n) { *_finish = val; _finish++; } } }
四、operator[ ]重载
T& operator[](size_t pos) { assert(pos < size()); return _start[pos]; } const T& operator[](size_t pos)const { assert(pos < _finish); return _start[pos]; }
五、元素相关：insert、erase、push_back、pop_back
5.1 insert()
任意位置插入数据，首先需判断是否需要扩容。然后将插入位置pos开始往后的数据向后移动，最后将新数据插入到pos处即可。
tips：
- 如果发生扩容，需要先记录pos和_start之间的偏移量。在将pos位置跟新，指向新空间中对应位置。否则会导致迭代器失效
void insert(iterator pos, const T& x) { assert(pos >= _start); assert(pos <= _finish); if (_finish == _endofstroage) { size_t len = pos - _start; reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2); pos = _start + len; } //挪动数据 iterator end = _finish - 1; while (end >= pos) { *(end + 1) = *end; end--; } //插入数据 *pos = x; _finish++; }
5.2 erase()
任意位置删除数据，只需要从pos+1开始，将后续数据全部依次向前移动覆盖，最后更新_finish即可。
iterator erase(iterator pos) { assert(pos >= _start); assert(pos < _finish); iterator it = pos + 1; while (it < _finish) { *(it - 1) = *it; ++it; } --_finish; return pos; }
5.2.1 erase迭代器失效
void testvector4() { vector<int> v; v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(2); v.push_back(4); v.push_back(5); v.push_back(6); auto it = v.begin(); while (it < v.end()) { if (*it % 2 == 0) { v.erase(it); } it++; } for (auto e : v) { cout << e << " "; } cout << endl; }
上述代码本意是将偶数全部删除，结果本该是1 、5。但结果却是：
为什么呢？
这是因为我们删除元素后，后续数据会补上空缺。所以当使用erase后，迭代器会失效。（上述结果是g++的实现机制，在vs2019下上述代码会直接报错。原因在于vs2019对erase后的空间做强制检查，不允许访问）。为此stl库给出的解决方案是接受删除位置的下一个元素的返回值。（这也是为什么整个模拟实现中只有erase函数具有返回值）,并接收返回值。
正确删除偶数方法：
void testvector4() { //std::vector<int> v; vector<int> v; v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(2); v.push_back(4); v.push_back(5); v.push_back(6); auto it = v.begin(); //迭代器失效 /*while (it < v.end()) { if (*it % 2 == 0) { v.erase(it); } it++; }*/ while (it < v.end()) { if (*it % 2 == 0) { it = v.erase(it); } else { it++; } } for (auto e : v) { cout << e << " "; } cout << endl; }
5.3 push_bach()
头插复用insert函数即可。
void push_back(const T& x) { //if (_finish == _endofstroage) //{ // reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2); //} 插入数据 //*_finish = x; //_finish++; insert(_finish, x); }
5.4 pop_back()
复用erase，尾删
void pop_back() { erase(--end()); }
