【C++】C++ STL探索:Vector使用与背后底层逻辑（二）-阿里云开发者社区

【C++】C++ STL探索:Vector使用与背后底层逻辑（二）

2024-10-08 19

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简介： 【C++】C++ STL探索:Vector使用与背后底层逻辑

【C++】C++ STL探索:Vector使用与背后底层逻辑（一）https://developer.aliyun.com/article/1617341

2.10 resize(重点常用)

//重点实现resize
void resize(size_t n, const T& val = T())
{
    //缩容
    if (n <= size())
    {
        //类似截断
        _finish = _start + n;
    }
    else
    {
        //提前扩容
        //大于capacity才起作用
        reserve(n);
        while (_finish < _start + n)
        {
            *_finish = val;
            _finish++;
        }
    }
}

具体说明:虽然没有reserve这么多坑，但是有几个知识点值得我们注意。

2.10.1 const T& val = T()解释

对于T可能是内置类型或自定义类型，对于自定义类型不能通过简单常量作为缺省值，所以选择了T()调用构造函数作为缺省值最合适。

对于内置类型不是说没有构造函数这一说法吗？好的，内置类型被迫升级下。内置类型也有了自己的构造函数和析构函数(平常一般不使用)，int就是0（char也是整型 ASCII码）、double就是0.0、指针就是空指针。

因为缺省值怎么给都不合理，只能用自身的构造(匿名对象实例化)

2.11 单或多参数构造支持隐式类型转化

string str="1111";//构造+拷贝构造-->优化 直接构造
const string& str1="1111";//构造临时对象，引用的是临时对象
vector<string>v;
v.push_back(str);
v.push_back(string("2222"));
v.push_back("33333");

隐式类型+优化的情况:

vector<int> v1={1,2,3,4,5};
vector<int> v2({1,2,3,4,5}) //直接构造

2.12 insert

2.12.1 insert使用

void insert(iterator pos, const T& val)
    {
        assert(_start <= pos);
        assert(pos <= _finish);
        //考虑是否需要扩容
        //说明空间已经满了
        if (_finish == _end_of_storage)
        {
            reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
        }
        //开始移动数据
        iterator it = _finish - 1;
        while (it >= pos)
        {
            *(it + 1) = *it;
            it--;
        }
        *pos = val;
        _finish++;
    }

具体说明：使用迭代器去模拟实现insert比起string模拟实现，在 while (it >= pos)没有pos为0的坑。涉及到开辟或销毁空间时，都有可能涉及到迭代器失效，对此都需要考虑到位。

2.13 扩容前迭代器失效

void test_vector()
{
    vector<int> v1;
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(3);
    v1.push_back(4);
    v1.push_back(5);
    v1.push_back(6);
    v1.push_back(7);
    v1.push_back(8);
    print_vector(v1);
    vector<int>::iterator it = v1.begin() + 3;
    v1.insert(it, 40);
    print_vector(v1);
    cout << *it << endl;
}

问题:在进行insert操作后，迭代器it就会失效。

思考:在扩容接口中，不是解决迭代器失效的问题了吗？

具体说明：

在调用insert接口是it传参pos位置，而形参是实参的一份临时拷贝，那么需要传引用解决。一波未平一波又起，如果传引用v2.insert(v2.begin(),11.11)，这里v2.begin()返回的是临时变量，不能通过引用来接收。

没有给出解决办法，调用insert接口出现扩容操作，迭代器会失效，不要去使用

2.14 erase

2.14.1 erase使用

//迭代器实现erase
iterator erase(iterator pos)
{
    assert(_start <= pos);
    //删除不到_finish这个位置
    assert(pos < _finish);
    iterator it = pos+1;
    //it=pos+1=_finish就是最后一个位置
    while (it <= _finish)
    {
        *(it - 1) = *(it);
        it++;
    }
    _finish--;
    return pos;
}

2.14.2 验证迭代器失效

接下来我将给出三个场景:都是关于删除偶数

第一个场景:没啥问题

vector<int> v1;
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(3);
    v1.push_back(4);
    v1.push_back(5);
    vector<int>::iterator it = v1.begin();
    while (it != v1.end())
    {
      if (*it % 2 == 0)
      {
        v1.erase(it);
      }
      ++it;
    }

第二个场景:少删除

vector<int> v1;
    v1.push_back(1);
    v1.push_back(2);
    v1.push_back(3);
    v1.push_back(4);
    v1.push_back(4);
    v1.push_back(5);
    vector<int>::iterator it = v1.begin();
    while (it != v1.end())
    {
      if (*it % 2 == 0)
      {
        v1.erase(it);
      }
      ++it;
    }

第三个场景:迭代器失效

vector<int> v1;
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
v1.push_back(5);
v1.push_back(4);

关于上面出现的问题分析:

在erase的逻辑是通移动数据覆盖不需要的数据，达到删除的效果。逻辑上会跳过一个值，移动++可能会导致错过了一些值。

如果it++操作跳过end()，it就会一路向北，错过了判断条件

解决措施:

vector<int>::iterator it = v1.begin();
while (it != v1.end())
{
    if (*it % 2 == 0)
    {
        v1.erase(it);
    }
    else
    {
        it++;
    }
}
print_vector(v1);

2.14.3缩容导致迭代器失效

上面解决措施在Linux下还可以，但是在Vs下就不行了。由于因为Vs下的iterator没有使用原生指针实现，是自定义类型的迭代器，内部会进行强制类型检查。

对于erase不同编译器迭代器是不同的，erase也可能会缩容。erase迭代器的解决方案有两个：迭代器失效以后不要直接使用，如果要使用按照规则重新更新后使用。

vector<int>::iterator it = v1.begin();
  while (it != v1.end())
  {
    if (*it % 2 == 0)
    {
      it=v1.erase(it);
    }
    else
    {
      it++;
    }
  }

这样子就可以适应不同的版本，缩容以后。迭代器还是但会删除原生的下一个迭代器。

2.15 push_back

void push_back(const T& val )
{
    insert(end(), val);
}

2.16 pop_back

void pop_back()
{
    /*assert(!empty());
                --_finish;*/
    erase(end()-1);
}

2.17 pop_back

void pop_back()
{
    /*assert(!empty());
                --_finish;*/
    erase(end()-1);
}

2.18 empty 判断空

bool empty()
{
    return _start == _finish;
}

2.19 print_vector 打印数据

为了实现适用于不同类型的打印，这里需要涉及一个函数模板

void print_vector(const vector<T>& v)
{
    //下标加[]
    for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
    {
        cout << v[i] << " ";
    }
    cout << endl;
    //迭代器
    vector<T>::const_iterator it = v.begin();
    while (it != v.end())
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    cout << endl;
    //范围for
    for (auto e : v)
    {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;、
}

不足之处：在三种遍历方式，使用迭代器遍历会出现报错。

问题在于: vector,这里类模板没有实例化，对于内嵌类型，那么不敢进去取，里面的东西也有没有实例化。编译器无法识别const_iterator是静态变量还是内中类,选择报错。

vector类模板没有完成实例化，对于内嵌类型const_iterator不敢进去取，对于内部是否实例。编译器无法编译器无法识别const_iterator是静态变量还是内中类。编译器选择报错。

解决措施:编译器规定typename告诉后面后面是一个类型，不是静态成员变量(先通过编译，之后再给你实例化)。在编译阶段才知道类型，如果需要一个类型接收，可以使用auto自动识别类型。

typename vector<T>::const_iterator it = v.begin();
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
    cout << *it << " ";
    ++it;
}
cout << endl;

【C++】C++ STL探索:Vector使用与背后底层逻辑（三）https://developer.aliyun.com/article/1617343