C++初阶--自我实现vector

实现模板

#include<assert.h>
#include<string.h>
#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;
namespace fnc
{
	template<class T>
	class vector
	{
	public:
		typedef T* iterator;
		typedef const T* const_iterator;

		//构造函数
		vector()
		{

		}

		//复制拷贝
		vector(const vector<T>& v)
		{
			reserve(v.capacity());
			for (const auto& a : v)
			{
				push_back(a);
			}			
		}

		//迭代器区间构造
		template<class InputIterator>
		vector(InputIterator first, InputIterator last)
		{
			while (first != last)
			{
				push_back(*first);
				first++;
			}
		}

		vector(size_t n, const T& val = T())
		{
			resize(n, val);
		}

		vector(int n, const T& val = T())
		{
			resize(n, val);
		}


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

		}
		//赋值
		vector<T>& operator=(vector<T> v)
		{
			swap(v);
			return *this;
		}
		//析构函数
		~vector()
		{
			if (_start)
			{
				delete[] _start;
				_start = _finish = _endofstorage = nullptr;
			}
		}
		//返回对应的位置
		iterator begin()
		{
			return _start;
		}
		iterator end()
		{
			return _finish;
		}

		const_iterator begin() const
		{
			return _start;
		}
		const_iterator end() const
		{
			return _finish;
		}

		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > capacity())
			{
				size_t old = size();
				T* tmp = new T[n];
				if (_start)
				{
					//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * old);//不建议
					for (int i = 0; i < old; i++)
					{
						tmp[i] = _start[i];
					}
					delete[] _start;
				}
			    
				_start = tmp;
				_finish = _start + old;
				_endofstorage = _start + n;

			}
		}

		void resize(size_t n, T val = T())
		{
			if (n > size())
			{
				
				if (n > capacity())
				{
					reserve(n);
				}
				//先记住之前的位置
				while (_finish < _start + n)
				{
					*_finish = val;
					_finish++;
				}
			}
			else
			{
				_finish = _start + n;
			}
		}
		void push_back(const T& x)
		{
			//满扩容
			if (_finish == _endofstorage)
			{
				size_t newcapacity =capacity() == 0 ? 1 : capacity() * 2;
				reserve(newcapacity);
			}

			*_finish = x;
			_finish++;
		}

		void pop_back()
		{
			assert(size() > 0);
			--_finish;
		}

		iterator insert(iterator pos,const T& x)
		{
			//确保pos是正确的范围内
			assert(pos >= _start && pos < _finish);
			if (_finish == _endofstorage)
			{
				size_t distance = pos - _start;
				size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 1 : capacity() * 2;
				reserve(newcapacity);
				pos = _start + distance;
			}
			//插入腾出空间
			//memmove(pos + 1, pos, sizeof(T) * (_finish - pos));//不建议
			iterator end = _finish - 1;
			while (end >= pos)
			{
				*(end + 1) = *end;
				end--;
			}
			*pos = x;

			_finish++;

			return pos;
		}

		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos >= _start && pos < _finish);

			//将对应位置挤掉
			//memmove(pos, pos + 1, sizeof(T) * (_finish - pos - 1));//不建议
			iterator it = pos + 1;
			while (it < _finish)
			{
				*(it - 1) = *it;
				it++;
			}
			--_finish;

			return pos;
		}

		size_t capacity()
		{
			return _endofstorage - _start;

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

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

			return _start[pos];
		}
	private:
		iterator _start=nullptr;
		iterator _finish=nullptr;
		iterator _endofstorage=nullptr;
	};

首先我们看vector的成员函数，都是通过迭代器来确定具体位置的，

_start表示vector的起始位置，
_finish表示vector有效存储的结束位置，
_endodstorage表示当前开辟的空间指向最后的地址位置

下面通过实例来讲解一些需要注意的地方。

vector和const_vector

对于vector来说，实际上就是C语言的数组，这也就表明vector存储的元素的地址空间是连续的，所以这里的迭代器实际上表示的就是原始指针，但为了区别是否有const修饰，需要对他们进行简单的封装。

被const修饰的迭代器，只具有可读性，对于一些只读的函数，要多加const重载函数。

例子：

void print_vector(const vector<int>& v)
	{
		for (auto a : v)
		{
			cout << a << " ";
		}
		cout << endl;
	}

	void test_vector1()
	{
		vector<int> v;
		v.push_back(1);
		v.push_back(2);
		v.push_back(3);
		v.push_back(4);

		vector<int>::iterator it = v.begin();
		while (it != v.end())
		{
			cout << *it << " ";
			it++;
		}
		cout << endl;

		for (auto a : v)
		{
			cout << a << " ";
		}
		cout << endl;

		for (int i = 0; i < v.size(); i++)
		{
			cout << v[i] << " ";
		}
		cout << endl;

		v.insert(v.begin(), 111);
		print_vector(v);

		v.insert(v.begin(), 110);
		print_vector(v);

		v.erase(v.begin() + 4);
		print_vector(v);

		v.erase(v.begin());
		print_vector(v);
	}

如果这里没有添加const修饰的begin和end函数，那么将会报错，因为涉及到权限放大的问题。

resize()和reserve()

reserve()也就是对vector的容量进行扩容，

这里需要对原先的存储进行，方便后面进行对成员变量迭代器的定位。

这里要注意，_finish和_endofstorge都是相对于_start来取相对位置的，因为创建了一个新的空间。

resize()就是改变vector()的有效容量

T是泛型类型，T()表示取对应的默认构造参数，内置类型会取到0，或者nullptr；
自定义类型会根据构造参数进行初始化，取到对应的值；

void test_vector2()
	{
		vector<int> myvector;

		// set some initial content:
		for (int i = 1; i < 10; i++) myvector.push_back(i);

		myvector.resize(5);
		myvector.resize(8, 100);
		myvector.resize(12);

		cout << "myvector contains:";
		for (int i = 0; i < myvector.size(); i++)
			cout << ' ' << myvector[i];
		std::cout << endl;
	}

拷贝构造和赋值

这里会发现，我是在成员变量进行了声明，构造函数没有进行初始化；
一开始，我只是在构造函数进行了初始化，而在拷贝构造中没有进行初始化，那么由于这两个函数是构成重载的，所以像一些有指针的，由于没有进行初始化，会变成野指针，这样就会报错。
所以在这里总结：

void test_vector3()
	{
		vector<int> v;
		v.push_back(1);
		v.push_back(2);
		v.push_back(3);
		v.push_back(4);

		vector<int> v1 = v;
		cout << "原来的v1 ";
		for (auto a : v1)
		{
			cout << a << " ";
		}
		cout << endl;

		vector<int> v2;
		v2.push_back(22);
		v2.push_back(33);
		v2.push_back(44);
		v2.push_back(55);

		v1=v2;
		cout << "赋值后的v1 ";
		for (auto a : v1)
		{
			cout << a << " ";
		}
		cout << endl;
	}

深浅拷贝的问题

先看例子

void test_vector4()
	{
		vector<string> v;
		v.reserve(10);
		v.push_back("xxx");
		v.push_back("xxx");
		v.push_back("xxx");
		v.push_back("xxx");
		v.push_back("xxx");
		v.push_back("xxx");

		for (auto a : v)
		{
			cout << a << " ";
		}
		cout << endl;

		//n>size
		v.resize(8);
		for (auto a : v)
		{
			cout << a << " ";
		}
		cout << endl;

		//n>capacity
		v.resize(15, "yyyy");
		for (auto e : v)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;

		//n<size
		v.resize(3);
		for (auto e : v)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
	}

迭代器失效问题

void test_vector5()
	{
		vector<int> v;
		v.push_back(1);
		v.push_back(2);
		v.push_back(3);
		v.push_back(4);
		v.push_back(5);
		v.push_back(6);

		//要求删除所有偶数
		vector<int>::iterator it = v.begin();
		while (it != v.end())
		{
			if (*it % 2 == 0)
			{
				it=v.erase(it);
			}
			else
			{
				it++;
			}
					
		}
		for (auto e : v)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
	}

vector的其他构造

void test_vector6()
	{
		vector<int> v1;
		v1.push_back(1);
		v1.push_back(2);
		v1.push_back(3);
		v1.push_back(4);

		vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
		for (auto e : v2)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;

		list<int> lt;
		lt.push_back(11);
		lt.push_back(22);
		lt.push_back(33);
		lt.push_back(44);
		vector<int> v3(lt.begin(), lt.end());
		for (auto e : v3)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;

		int a[] = { 100,200,300 };
		vector<int> v4(a, a + 3);
		for (auto e : v4)
		{
			cout << e << " ";
		}
	}

void test_vector7()
	{
		vector<string> v1(5, "1234");
		for (auto e : v1)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;

		vector<int> v2(5, 1);
		for (auto e : v2)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
	}
}

运行：