手撕STLvector类
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了手撕STLvector类相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
vector类
标准库中的vector类
vector的介绍
- vector是表示可变大小数组的序列容器。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 与其它动态序列容器相比（deques, lists and forward_lists）， 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lists和forward_lists统一的迭代器和引用更好。
vector的使用
vector的定义
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main()
vector<int> v;// 无参构造
vector<int> vc(6, '1');//构造并初始化6个'1'
vector<int> v2(v.begin(), v.end());//使用迭代器进行初始化构造
vector<int> v4(v);//拷贝构造
return 0;
注：
vector和string的区别：vector里面给char，虽然他们底层都是数组中存char但是还是不一样的，s对象中指向的空间结尾有’\\0’
使用迭代器进行初始化构造：使用其他容器迭代器初始化，只要数据类型可以匹配上（*iterator对象的类型跟vector中存的数据类型一致）就可以
vector iterator 的使用
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main()
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
//迭代器
vector<int>::iterator it = v.begin(); //begin和end
while (it != v.end())
cout << *it << " "; //1 2 3 4 5
it++;
cout << endl;
vector<int>::reverse_iterator rit = v.rbegin(); //rbegin和rend
while (rit != v.rend())
cout << *rit << " "; //5 4 3 2 1
rit++;
cout << endl;
const vector<int> v1(6, 1); //const修饰的对象
vector<int>::const_iterator cit = v1.begin();
while (cit != v1.end())
cout << *cit << " ";
++cit;
cout << endl;
vector<int>::const_reverse_iterator crit = v1.crbegin();
while (crit != v1.crend())
cout << *crit << " ";
++crit;
cout << endl;
return 0;
注：
it是原生指针；rit不是原生指针，rit是被封装的类对象，重载operator++才能实现rit++，是倒着走的。
vector 增删查改
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main()
vector<int> v;
v.push_back(1);// 尾插
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
v.pop_back(); //尾删
for (size_t i = 0;i < v.size();i++)
cout << v[i] << " "; //operator[]
cout << endl;
// 使用find查找3所在位置的iterator
vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
// 在pos位置之前插入30
v.insert(pos, 30);
vector<int>::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
cout << *it << " ";
++it;
cout << endl;
pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
// 删除pos位置的数据
v.erase(pos);
it = v.begin();
while (it != v.end())
cout << *it << " ";
++it;
cout << endl;
vector<int> v1(6, 1);
vector<int> v2(6, 6);
swap(v1, v2); //swap交换两个数组
return 0;
注：
operator[]中会去检查index是否小于size
vector的遍历
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main()
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
//下标+[]
for (size_t i = 0;i < v.size();i++)
cout << v[i] << " ";
cout << endl;
//迭代器
vector<int>::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
cout << *it << " ";
it++;
cout << endl;
//范围for
for (auto e : v)
cout << e << " ";
cout << endl;
return 0;
注：operator[]+index 和 C++11中vector的新式for+auto的遍历；vector使用这两种遍历方式是比较便捷的。
vector 空间增长问题
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main()
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
cout << v.capacity() << endl; //查看容量
cout << v.empty() << endl;//查看数组是否为空
cout << v.size() << endl;// 查看数组中有效元素个数
cout << v.max_size() << endl; //最大数组容纳该类型元素的个数
v.reserve(10);//开空间，改变容量
v.resize(20);//开空间+初始化
v.resize(20,1);
return 0;
注：
- capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现，vs下capacity是按1.5倍增长的，g++是按2倍增长的。这个问题经常会考察，不要固化的认为，顺序表增容都是2倍，具体增长多少是根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。
- reserve只负责开辟空间，如果确定知道需要用多少空间，reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问题。
- resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。
vector类的其他接口
-
assign:为向量分配新内容，替换其当前内容，并相应地修改其大小。
-
-
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
int main()
int a[] = 1,2,3,4,5 ;
vector<int> v;
v.assign(a, a + 4);//assgin相当于赋值重载
v.insert(v.begin(), 0); //相当于头插
for (auto e : v)
cout << e << " ";
cout << endl;
v.erase(v.begin());//头删
vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 2);
if (pos != v.end())
v.erase(pos);
for (auto e : v)
cout << e << " ";
cout << endl;
//默认是升序
sort(v.begin(), v.end());
for (auto e : v)
cout << e << " ";
cout << endl;
//排降序-greater<int>是一个仿函数类
sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
/*greater<int> gt;
sort(v.begin(), v.end(), gt);*/
for (auto e : v)
cout << e << " ";
cout << endl;
//指向数组空间的指针是天然的迭代器
int arr[] = 30,4,5,60,10 ;
sort(arr, arr + 5);
for (auto e : arr)
cout << e << " ";
cout << endl;
return 0;
vector 迭代器失效问题
迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对指针进行了封装，比如：vector的迭代器就是原生态指针T*。因此迭代器失效，实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器，程序可能会崩溃)。
1. 会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效，比如：resize、reserve、insert、assign、push_back等。
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
vector<int> v 1,2,3,4,5,6 ;
auto it = v.begin();
// 将有效元素个数增加到100个，多出的位置使用8填充，操作期间底层会扩容
// v.resize(100, 8);
// reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数，操作期间可能会引起底层容量改变
// v.reserve(100);
// 插入元素期间，可能会引起扩容，而导致原空间被释放
// v.insert(v.begin(), 0);
//insert以后pos就失效了 ---insert增容导致的
//lc::test();
// v.push_back(8);
// 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变
v.assign(100, 8);
/*
出错原因：以上操作，都有可能会导致vector扩容，也就是说vector底层原理旧空间被释放掉，
而在打印时，it还使用的是释放之间的旧空间，在对it迭代器操作时，实际操作的是一块已经被释放的
空间，而引起代码运行时崩溃。
解决方式：在以上操作完成之后，如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，只需给it重新
赋值即可。
*/
while (it != v.end())
cout << *it << " ";
++it;
cout << endl;
return 0;
注：
- 迭代器失效：
-
- 在insert之后pos就失效了–insert时增容导致的
-
- 在insert过程空间足够，没有增容，pos还是指向原来的位置，访问依旧会报错，因为迭代器失效了，这里的失效不是指pos的意义变了，pos不在指向的原来的值了
总结：
- 由于insert扩容导致pos失控，pos指向的空间释放，pos本质是一个野指针
- insert插入数据，没有扩容，pos失效了，pos不在指向原来的数据了
2. 指定位置元素的删除操作–erase
注：
- erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前搬移，没有导致底层空间的改变，理论上讲迭代器不应该会失效，但是：如果pos刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end的位置，而end位置是没有元素的，那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素时，vs就认为该位置迭代器失效了。
- erase导致pos失效了，pos没有野指针，只是意义变了，但是vs版本下进行强制检查，都不能访问
- 无论编译器是否报错，erase（pos）以后，都认为pos失效了，失效以后不要*pos访问，这样可能会出错
注：
- Linux下的g++编译器vector中的insert和erase运行结果与Windows下的vs编译器vector中的insert和erase运行结果是不同的
- 同样的代码在g++运行，没有报错，但在vs下报错，说明两个环境的检查机制是不同的
解决方案：
注：erase返回删除数据的下一个数据位置
总结：
- insert和erase之后的迭代器都失效了，不要去访问，否则可能会出现各种意外的结果
- insert和erase之后，insert需要返回插入新数据的位置，erase返回删除数据的下一个数据位置
- 迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可
vector深度剖析及模拟实现
vector的核心框架接口的模拟实现：
#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<assert.h>
#include<algorithm>
using namespace std;
namespace lc
template <class T>
class vector
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
vector()
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
: _start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
while (first != end)
push_back(*first);
++first;
拷贝构造1.传统写法
//vector(const vector<T>& v)
// :_start(nullptr)
// ,_finish(nullptr)
// ,_endofstorage(nullptr)
//
// _start = new T[v.capacity()];
// for (int i = 0;i < v.size();i++)
//
// _start[i]=v[i];
//
// _finish = _start+v.size();
// _endofstorage = _start + v.capacity();
//
//2. 传统写法
vector(const vector<T>& v)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
reserve(v.capacity());
for (const auto& e: v)
push_back(e);
3.现代写法
//vector(const vector<T>& v)
// :_start(nullptr)
// , _finish(nullptr)
// , _endofstorage(nullptr)
//
// vector<T> tmp(v.begin(), v.end());
// swap(tmp);
//
赋值重载1.传统写法
/*vector<T>& operator=(const vector<T>& v)
if (this != &v)
if (capacity() < v.size())
reserve(v.size());
for (int i = 0;i < v.size();i++)
_start[i]=v[以上是关于手撕STLvector类的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章