C++初阶---vector的使用及模拟实现 (待写。。)。

Posted 2021-12-07 4nc414g0n

vector使用及模拟实现

• vector
• • • vector介绍
    • vector使用
    • • • ①vector构造函数
        • ②vector的访问及遍历操作
        • ③vector常见容量操作
        • ③vector访问操作
        • ④vector修改操作
    • vector模拟实现

vector

vector介绍

template < class T, class Alloc = allocator<T> > class vector; 
// generic template

① ： vector是表示可以改变大小的数组的序列容器
②： 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
③：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
④ ：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
⑤： 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
⑥：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

——————————————————————————翻译自：vector -C++ Reference

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vector使用

详细请参考：cplusplus -vector

①vector构造函数

1.构造一个空容器，没有元素

explicit vector (const allocator_type& alloc = allocator_type());

2.构造一个包含 n 个元素的容器。每个元素都是 val 的副本

explicit vector (size_type n, const value_type& val = value_type(),
                const allocator_type& alloc = allocator_type());

3.构造一个包含与范围 [first,last) 一样多的元素的容器，每个元素都由该范围内的对应元素以相同的顺序构造

template <class InputIterator>
        vector (InputIterator first, InputIterator last,
                const allocator_type& alloc = allocator_type());

4.以相同的顺序构造一个容器，其中包含 x 中每个元素的副本

vector (const vector& x);

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示例代码：

// constructing vectors
#include <iostream>
#include <vector>
int main ()
{
   //四种构造方式
	std::vector<int> first;// int类型的空vector
	std::vector<int> second (4,100);// 四个整数，值为 100
	std::vector<int> third (second.begin(),second.end());
	// 迭代second
	std::vector<int> fourth (third);// third的拷贝
	
	// 迭代器构造函数也可用于从数组构造：
	int myints[] = {16,2,77,29};
	std::vector<int> fifth (myints, myints + sizeof(myints) / sizeof(int) );
	std::cout << "The contents of fifth are:";
	for (std::vector<int>::iterator it = fifth.begin(); it != fifth.end(); ++it)
		std::cout << ' ' << *it;
	std::cout << '\\n';
	return 0;
}

输出：
The contents of fifth are: 16 2 77 29

②vector的访问及遍历操作

vector和string相似，迭代器也是指针：具体参考C++初阶—STL入门+(string)的iterator部分
注意：

1. rbegin和rend就不是原生指针
2. 指向数组的指针是天然的迭代器

名称	功能
begin	迭代器返回到开头
end	迭代器返回到结尾
cbegin	const重载
cend	const重载
rbegin	反向迭代器返回到开头
rend	反向迭代器返回到结尾
crbegin	const重载
crend	const重载

③vector常见容量操作

名称	功能
size	返回大小
max_size	（用处不大）
resize	类似string的resize，只是char缺省值是‘\\0’,int缺省值为‘0’
reserve	类似string的reserve
capacity	容量
empty	判空

③vector访问操作

注意：

1. operator[]会检查下标是否小于size，越界大于就assert终止程序报错，而at是抛异常

2. reserve后未初始化的空间不能访问，resize默认会初始化，可以访问

3. 迭代器区间都是左闭右开

名称	功能
operator[]	取得元素
at	取得元素
front	取首元素
back	取尾元素

④vector修改操作

vector没有find成员函数
find函数模板是std下的
实现：

template<class InputIterator, class T>
 	InputIterator find (InputIterator first, InputIterator last, const T& val)
{
 while (first!=last) {
   if (*first==val) return first;
   ++first;
 }
 return last;
}

返回迭代区间 [first,last)的第一个值为val的元素（指相当于指针）

名称	功能
assign	分配vector内容
push_back	尾插
pop_back	尾删
insert	插入元素
erase	删除元素
insert	插入元素
swap	交换元素

assign：

1. template <class InputIterator>
void assign (InputIterator first, InputIterator last);
2. void assign (size_type n, const value_type& val);

std::vector<int> first;
std::vector<int> second;
std::vector<int> third;
first.assign (7,100);             // 7个值为100的整形

std::vector<int>::iterator it;
it=first.begin()+1;

second.assign (it,first.end()-1); // 5个first中间的元素

int myints[] = {1776,7,4};
third.assign (myints,myints+3);   // 从数组assign

std::cout << "Size of first: " << int (first.size()) << '\\n';
std::cout << "Size of second: " << int (second.size()) << '\\n';
std::cout << "Size of third: " << int (third.size()) << '\\n';

输出：
Size of first: 7
Size of second: 5
Size of third: 3

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vector模拟实现

C++语言使用的标准模板库v30版本，作为一份源码来说易于剖析和学习-Standard Template Library v30 uses language version C++
我们找到stl_vector.h,会看到被protect修饰的三个迭代器成员变量，结合之前string在定义的_str,_size,_capacity,
这里推测应该是指向首元素，末尾元素，容量位置的三个指针，iterator是typedef T* iterator出来的，也就是指针

下面.h中实现的构造函数印证了我们的想法