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今天小編給大家分享一下C++中的vector怎么實(shí)現(xiàn)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn),內(nèi)容詳細(xì),邏輯清晰,相信大部分人都還太了解這方面的知識(shí),所以分享這篇文章給大家參考一下,希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲,下面我們一起來了解一下吧。
vector文檔
1.vector是表示可變大小數(shù)組的序列容器。
2.就像數(shù)組一樣,vector也采用的連續(xù)存儲(chǔ)空間來存儲(chǔ)元素。也就是意味著可以采用下標(biāo)對(duì)vector的元素進(jìn)行訪問,和數(shù)組一樣高效。但是又不像數(shù)組,它的大小是可以動(dòng)態(tài)改變的,而且它的大小會(huì)被容器自動(dòng)處理。
3.本質(zhì)講,vector使用動(dòng)態(tài)分配數(shù)組來存儲(chǔ)它的元素。當(dāng)新元素插入時(shí)候,這個(gè)數(shù)組需要被重新分配大小為了增加存儲(chǔ)空間。其做法是,分配一個(gè)新的數(shù)組,然后將全部元素移到這個(gè)數(shù)組。就時(shí)間而言,這是一個(gè)相對(duì)代價(jià)高的任務(wù),因?yàn)槊慨?dāng)一個(gè)新的元素加入到容器的時(shí)候,vector并不會(huì)每次都重新分配大小。
4.vector分配空間策略:vector會(huì)分配一些額外的空間以適應(yīng)可能的增長,因?yàn)榇鎯?chǔ)空間比實(shí)際需要的存儲(chǔ)空間更大。不同的庫采用不同的策略權(quán)衡空間的使用和重新分配。但是無論如何,重新分配都應(yīng)該是對(duì)數(shù)增長的間隔大小,以至于在末尾插入一個(gè)元素的時(shí)候是在常數(shù)時(shí)間的復(fù)雜度完成的。
5.因此,vector占用了更多的存儲(chǔ)空間,為了獲得管理存儲(chǔ)空間的能力,并且以一種有效的方式動(dòng)態(tài)增長。
6.與其它動(dòng)態(tài)序列容器相比(deque, list and forward_list), vector在訪問元素的時(shí)候更加高效,在末尾添加和刪除元素相對(duì)高效。對(duì)于其它不在末尾的刪除和插入操作,效率更低。比起list和forward_list統(tǒng)一的迭代器和引用更好
構(gòu)造函數(shù):
vector();//無參構(gòu)造 vector(size_t n,const val_type & val=val_type());//利用v個(gè)val初始化vector vector(const val_type&val);//拷貝構(gòu)造 template <class InputIterator> vector (InputIterator first, InputIterator last)//可以用其他類的迭代器來初始化vector
當(dāng)然,vector還可以直接用數(shù)組來填充:
迭代器:
begin();
end();非const對(duì)象正向迭代器;
begin() const;
end() const ;const對(duì)象正向迭代器;
在VS平臺(tái)下,vector的迭代器并不是用原生指針來實(shí)現(xiàn)的,而是用了一種比較復(fù)雜的方式;
VS下vector的迭代器類型:
在g++版本下,迭代器主要采用原生指針的方式,我們下面模擬的時(shí)候也是借鑒這種方式!
容量空間:
size();//獲取vector有效元素個(gè)數(shù); capacity();//獲取vector當(dāng)前容量; empty();//判斷vector是否為空; resize(size_t n,const val_type &val=val_type());//設(shè)置vector的size大小,使用resize可能會(huì)引發(fā)擴(kuò)容; reserve(size_t n);//設(shè)置容量,只有當(dāng)n>大于當(dāng)前容量是才會(huì)增容;
capacity的代碼在vs和g++下分別運(yùn)行會(huì)發(fā)現(xiàn),vs下capacity是按1.5倍增長的,g++是按2倍增長的。
這個(gè)問題經(jīng)常會(huì)考察,不要固化的認(rèn)為,vector增容都是2倍,具體增長多少是根據(jù)具體的需求定義的。vs是PJ版本STL,g++是SGI版本STL。
reserve只負(fù)責(zé)開辟空間,如果確定知道需要用多少空間,reserve可以緩解vector增容的代價(jià)缺陷問題。
resize在開空間的同時(shí)還會(huì)進(jìn)行初始化,影響size。
增刪查改:
push_back(const vay_type &val);//插入一個(gè)元素; pop_back();//從尾部刪除一個(gè)元素; InputIterator find (InputIterator first, InputIterator last, const T& val)//這不是vector的成員函數(shù),而是函數(shù)模板,用于在某段特定區(qū)間[first,last)查找val;找到了返回val的迭代器;找不到返回last; iterator insert (iterator position, const value_type& val);//在pos位置之前插入數(shù)據(jù),insert插入有代價(jià)盡量少用; iterator erase (iterator position);//刪除指定位置的數(shù)據(jù); swap()//成員swap比模板swap快; operator[]( size_type n);//[ ]重在運(yùn)算符;
#pragma once #include<iostream> #include<vector> #include<assert.h> #include<string.h> #include<algorithm> namespace MySpace { template <typename T> class vector { public: //迭代器 typedef T* iterator; typedef const T* const_iterator; iterator begin() { return _start; } iterator end() { return _finish; } const_iterator begin()const { return _start; } const_iterator end()const { return _finish; } //構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù) explicit vector() {} //由于泛型編程的出現(xiàn),內(nèi)置類型也必須支持默認(rèn)構(gòu)造函數(shù) //int a=int();//是編譯器允許的 //int*pa=int*();//直接使用編譯器是不允許的,但是寫出泛型編程時(shí),編譯器又允許了:T pa=T();//這是編譯器允許的; //很奇怪對(duì)吧! explicit vector(size_t n,const T&val=T()) { reserve(n); for (size_t i = 0; i < n; i++) push_back(val); _finish = _start + n; } explicit vector(int n, const T& val = T()) { reserve(n); for (size_t i = 0; i < (size_t)n; i++) push_back(val); _finish = _start + n; } vector(const vector<T>& v) { reserve(v.capacity()); //memcpy(_start,v._start,v.size()*sizeof(T));//memcpy是字節(jié)拷貝,也就是淺拷貝!當(dāng)T的類型是string一類的時(shí)候,就會(huì)出現(xiàn)! //v1、v2雖然_start、_finish、_end_of_storage 實(shí)現(xiàn)了深拷貝!但是他們里面的元素string,是用 //memcpy拷貝過來的,也就是淺拷貝!也就造成了不同的string元素管理著同一塊字符串; //當(dāng)vector析構(gòu)的時(shí)候,就會(huì)調(diào)用string的析構(gòu),就會(huì)造成對(duì)同一塊空間釋放兩次! //為此,我們的vector元素之間也應(yīng)該實(shí)現(xiàn)深拷貝!利用賦值運(yùn)算符! for (const auto& x : v) push_back(x); _finish = _start + v.size(); } //可以將任和迭代區(qū)間轉(zhuǎn)換成vector元素?。ㄇ疤崾请[式類型轉(zhuǎn)換支持) template<typename InputIterator> vector(InputIterator first, InputIterator last) { while (first != last) push_back(*(first++)); } ~vector() { delete[]_start; _start = _finish = _end_of_storage = nullptr; } void reserve(size_t n) { if (n > capacity()) { iterator tmp = new T[n]; //memcpy(tmp, _start, (_finish - _start) * sizeof(T));//這里不要用memcpy,memcpy是字節(jié)拷貝,也就是淺拷貝 //對(duì)于T=string這樣,里利用memcpy就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤! for (size_t i = 0; i < size(); i++) tmp[i] = _start[i]; size_t sz = _finish - _start;//提前記錄一下元素個(gè)數(shù) delete[] _start; _start = tmp; //_finish = tmp + (_finish - _start);//注意此時(shí)的_start已經(jīng)不在指向原來的那塊快空間,此時(shí)_start==tmp //因此_finish還是等于原來的_finish沒有改變,為了解決這個(gè)問題,我們可以提前記錄一下sz; _finish = _start + sz; _end_of_storage = _start + n; } } void resize(size_t n, const T& val = T())//const+引用對(duì)于匿名對(duì)象來說可以延長匿名對(duì)象的生命周期 { if (n <= size()) { _finish = _start + n; } else { if (n > capacity())//需要擴(kuò)容 { reserve(n); } for (size_t i = 0; i < n - size(); i++) _finish[i] = val; _finish += n - size(); } } //capacity size_t size()const { return _finish - _start; } size_t capacity()const { return _end_of_storage - _start; } bool empty()const { return size() == 0; } void clear() { _finish = _start; } //訪問 T& operator[](size_t pos) { assert(pos >= 0 && pos < size()); return _start[pos]; } const T& operator[](size_t pos)const { assert(pos >= 0 && pos < size()); return _start[pos]; } //修改數(shù)據(jù) void push_back(const T& val) { if (_finish == _end_of_storage)//容量滿了 { //擴(kuò)容 reserve(_finish==nullptr?4:(_finish-_start)*2); } *(_finish) = val; _finish++; } void pop_back() { assert(empty() == false); _finish--; } iterator insert(iterator pos, const T& val) { if (_finish == _end_of_storage)//發(fā)生擴(kuò)容過后,pos還是指向的原來的空間,pos是個(gè)野指針,需要修正pos {//在insert里面也就是這里會(huì)發(fā)生,迭代器失效! size_t gap = pos - _start; reserve(capacity() ? capacity() * 2 : 4); pos = _start + gap;//修正pos,使pos變成合法指針 } iterator end = _finish - 1; while (end >= pos) { end[1] = end[0]; end--; } pos[0] = val; _finish++; return pos;//指向插入位置 } iterator erase(iterator pos)//刪除pos位置,返回刪除位置的地址 { assert(empty() == false); iterator end = pos + 1; while (end != _finish) { end[-1] = end[0]; end++; } _finish--; return pos; } //交換 void swap(const vector<T>& v) { std::swap(_start, v._start); std::swap(_finish, v._finish); std::swap(_end_of_storage,v._end_of_storage); } //重載賦值運(yùn)算符 vector<T>& operator=(const vector<T>& v) { if(this!=&v) { clear(); reserve(v.capacity()); for(const auto&x:v) push_back(x); _finish=_start+v.size(); } return *this; } private: iterator _start = nullptr;//開始位置 iterator _finish=nullptr;//最后一個(gè)元素的下一個(gè)位置 iterator _end_of_storage = nullptr;//表示當(dāng)前容量的指針 }; void test8() { std::string str = "Hello World"; vector<int> v(str.begin(), str.end()); for (const auto& x : v) std::cout << x << " "; std::cout << std::endl; } void test7() { /*vector<int> v(10,6); vector<int> v2 = v;*/ //vector<std::string> v(3, "112222222255522111"); vector<std::string> v1 = v;//當(dāng)T類型為自定義類型時(shí)會(huì)出現(xiàn)程序崩潰!//主要是因?yàn)槌霈F(xiàn)了淺拷貝問題?。? //v.push_back("2111111111111111");//要避免memcpy帶來的淺拷貝危害! //v.push_back("333332111111111111111"); vector<int> v1(3,10); vector<int> v2(4,19); vector<int> v3(5,6); vector<vector<int>> vv; vv.push_back(v1);//這里會(huì)出現(xiàn)報(bào)錯(cuò),因?yàn)槲覀冞€沒有實(shí)現(xiàn)vector<T>的賦值運(yùn)算符 vv.push_back(v2); vv.push_back(v3); //vector<vector<int>> vv2=vv; } void test6() { vector<int> v1; v1.push_back(1); v1.push_back(2); v1.push_back(3); v1.push_back(4); for (size_t i = 0; i < v1.size(); i++) std::cout << (v1[i]) << " "; std::cout << std::endl; vector<int>::iterator pos = v1.begin() + 2; pos=v1.erase(pos); //*pos += 10;//這里也存在著迭代器失效的問題?從語法上我們認(rèn)為pos指向的是一塊有效空間,這沒問題! //但是從邏輯上來說,pos卻不一定是一塊“合法”的空間:假如pos剛好是最后一個(gè)元素,erase過后pos與_finish相等 //如果我們后續(xù)再訪問pos位置的話就有點(diǎn)不合適了,在邏輯上我們認(rèn)為pos是個(gè)不“合法”的位置,pos不應(yīng)該訪問! //為此,為了解決這個(gè)問題,vs版本下的vector給出了比較嚴(yán)格的限制,當(dāng)我們使用erase過后的pos時(shí)直接報(bào)錯(cuò)! //g++下的erase過后的pos是允許使用的,但是這是不合理的! //因此我們一般認(rèn)為erase過后的pos也是迭代器失效,解決辦法就是接收一下erase的返回值! for (size_t i = 0; i < v1.size(); i++) std::cout << (v1[i]) << " "; } void test1() { vector<int> v1; v1.push_back(1); v1.push_back(2); v1.push_back(3); v1.push_back(4); } void test2() { 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); v.resize(3); } void test3() { 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); for (size_t i = 0; i < v.size(); i++) std::cout << (v[i] *=10)<< std::endl; } void test5() { vector<int> v; v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(3); v.push_back(4); for (size_t i = 0; i < v.size(); i++) std::cout << (v[i] ) << " "; std::cout << std::endl; vector<int>::iterator pos = std::find(v.begin(),v.end(),3); if (pos != v.end()) { pos=v.insert(pos,30); //(*pos)++;//這里也是個(gè)迭代器失效,雖然我們修正了,insert內(nèi)部pos, //但是外部的pos還是指向的原來的空間,外部的pos還是個(gè)野指針,我們的pos是值傳遞,形參的改變不影響實(shí)參! //那么我們pos參數(shù)用引用可不可以? //答:語法上可以!但是實(shí)際用起來卻不行!eg:insert(v.begin(),10);//如果pos是引用的話,程序直接報(bào)錯(cuò) //因?yàn)閎egin是值返回,insert相當(dāng)于引用的一個(gè)臨時(shí)對(duì)象,臨時(shí)對(duì)象具有常性?。?quán)限放大了) //也不要想著給pos加const解決(加了const,pos都修正不了了,迭代器失效的問題無法解決了) //因此我們在insert過后,最好不要再用pos值,要用也應(yīng)該從新接收一下insert返回值! //為此vs為了我們使用失效的迭代器!當(dāng)我們使用insert過后的pos時(shí),就會(huì)直接報(bào)錯(cuò)! } (*pos) += 10; for (size_t i = 0; i < v.size(); i++) std::cout << (v[i]) << " "; std::cout << std::endl; } void test4() { std::vector<int> v; v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(3); v.push_back(4); for (size_t i = 0; i < v.size(); i++) std::cout << (v[i]) << " "; std::cout << std::endl; std::vector<int>::iterator pos = std::find(v.begin(),v.end(),3); if (pos != v.end()) { pos=v.insert(pos,30); } (*pos) += 10; for (size_t i = 0; i < v.size(); i++) std::cout << (v[i]) << " "; std::cout << std::endl; std::cout << typeid(std::vector<int>::iterator).name()<<std::endl;//vs版本下的vector迭代器不是使用的原生指針! } }
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