C++第二十二弹---vector深度剖析及模拟实现(下)

ops/2024/10/22 9:36:34/

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💗系列专栏： 【C语言详解】 【数据结构详解】【C++详解】

目录

1、容量操作

2、内容修改操作

3、打印函数

4、迭代器失效

4.1、什么是迭代器失效

4.2、哪些操作会引起迭代器失效

总结

1、容量操作

size()、capacity()

获取容器的有效数据个数(连续内存空间的指针相减计算的就是间隔的元素个数)和分配给当前空间的大小，以元素个数表示。

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

 reserve(size_t n)

扩容。如果n大于当前容量则扩容，小于等于当前容量则不处理。

void reserve(size_t n)//将容量个数扩大到n
{if (n > capacity())//大于容量才扩容{size_t old_size = size();T* tmp = new T[n];memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());delete[] _start;//加[]_start = tmp;//_finish = _start + size();//_start的地址改变了 size()结果变化_finish = _start + old_size;_endofstorage = _start + n;}
}

这里我们开空间完成的是一个深拷贝的过程，用 memcpy 将旧数组中的数据拷贝到新数组，但是memcpy 在这里基于字节的拷贝，即浅拷贝，那么，如果我们vector实例化为string类，这里string类进行浅拷贝会涉及到二次释放等问题。

解决办法：

通过一个循环，使用赋值操作符(自定义类型会调用赋值操作符重载)逐个拷贝旧数组中的元素到新数组。

void reserve(size_t n)//将容量个数扩大到n
{if (n > capacity())//大于容量才扩容{size_t old_size = size();T* tmp = new T[n];for (size_t i = 0; i < old_size; i++){tmp[i] = _start[i];//调用赋值操作符重载，深拷贝}delete[] _start;//加[]_start = tmp;//_finish = _start + size();//_start的地址改变了 size()结果变化_finish = _start + old_size;_endofstorage = _start + n;}
}

 注意：

需要提前计算原空间的大小，防止后面计算的大小是错误的，因为扩容的时候_start指针会修改指向，而_finish还指向原空间。

resize(size_t n)

调整容器的大小，使其包含n个元素。

如果n小于当前容器大小，则内容将减少到其前n个元素，删除超出的元素（并销毁它们）。

如果n大于当前容器大小，则通过在末尾插入所需数量的元素来扩展内容，以达到n的大小。如果指定了val，则将新元素初始化为val，否则初始化为缺省值。

如果n也大于当前容器容量，则自动重新分配所分配的存储空间。

void resize(size_t n,const T& val=T())//将容量修改为n个，并初始化为val
{if (n > capacity()){//扩容reserve(n);while (_finish < _start + n){*_finish = val;++_finish;}}else{//删除_finish = _start + n;//更改_finish位置即可，一般不缩容}
}

注意：

当 n 小于当前容量时，只需修改 _finish 指向即可，一般情况不缩容，如需缩容，可以调用shrink_to_fit()缩容函数。

2、内容修改操作

push_back()

尾插数据。即在_finish位置插入数据，在插入数据之前需要判断空间是否已满。

void push_back(const T& val)
{if (_finish == _endofstorage)//扩容{reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());}*_finish = val;++_finish;
}

 pop_back()

尾删数据(有数据才能删)。删除最后一个数据，修改_finish指向即可。

void pop_back()
{assert(!empty());--_finish;
}

empty()

判断容器是否为空(判断_start与_finish指向是否一致)，为空返回true，否则返回false。 

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

insert() 

在pos位置插入数据。

1.使用断言保证在[_start,_finish]区间插入数据

2.判断是否需要扩容，扩容则可能出现迭代器失效情况，则需要提前计算pos 位置与 _start之间的距离。

3.将[pos,_finish)之间的数据都向后挪动一步，再pos位置插入数据。

4.最后返回新的pos位置。

iterator insert(iterator pos, const T& val)//在pos位置插入val
{assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);//扩容if (_finish == _endofstorage){size_t len = pos - _start;//标记pos与原数组起点的长度reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());pos = _start + len;//扩容_start的指向修改，pos也需修改}//移动数据iterator it = _finish - 1;while (it >= pos){*(it + 1) = *it;--it;}//填充数据*pos = val;++_finish;return pos;//返回新的pos位置
}

 erase()

删除pos位置的数据。

1.使用断言保证在[_start,_finish)区间删除数据，此处跟插入不同，不能删除_finsih位置数据

2.将[pos + 1,_finish)之间的数据都向前挪动一步。

iterator erase(iterator pos)//删除pos位置数
{assert(pos >= _start);assert(pos < _finish);//iterator it = pos;iterator it = pos + 1;while (it < _finish){//*it = *(it + 1);//it = pos; 越界*(it - 1) = *it;it++;}--_finish;return pos;
}

erase 返回值是一个迭代器，指向原来pos位置的下一个位置，即删除操作之后的pos位置。

push_back()  pop_back()

尾插和尾删函数，使用insert()和erase()函数调用。

void push_back(const T& val)
{insert(end(), val);//在end()位置插入数据
}void pop_back()
{erase(end() - 1);//删除end()前面位置数据
}

3、打印函数

print_vector()

打印vector容器的数据(任意类型)。

template<class T>//函数模板
void print_vector(const vector<T>& v)
{//前面加typename则没有问题，表示iterator是一个类型//typename vector<T>::iterator it = v.begin();auto it = v.begin();//此处使用auto则可以避免此问题while (it != v.end()){cout << *it << " ";it++;//指向下一个位置}cout << endl;
}

 注意：

显示访问迭代器时，需要在前面加关键字typename保证iterator是一个类型，或者直接使用auto。

4、迭代器失效

4.1、什么是迭代器失效

迭代器的作用：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。

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)。我们可以从以下三步进行分析：

  • [1]迭代器的本质就是指针，迭代器失效就是指针失效。
  • [2]指针失效：指针指向的空间是非法的。
  • [3]指针指向非法空间：指向了被释放的空间 或者 越界访问 。

4.2、哪些操作会引起迭代器失效

  1. 所有可能会引起扩容的操作都可能会导致迭代器失效。如：resize、reserve、insert、assign、push_back等  --------------  野指针引起的迭代器失效
  2. 指定位置的插入和删除都会都可能会导致迭代器失效。如: insert 、erase -----------------   迭代器指向的位置意义发生改变

注意：

上述可能会引起迭代器失效的问题，代码中基本已经解决，如果uu们发现解决的有问题可以私信博主喔！！！

总结


本篇博客就结束啦，谢谢大家的观看，如果公主少年们有好的建议可以留言喔，谢谢大家啦！


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