目录
前言：
一、vector的介绍
二、vector的功能
1、vector的构造
2、迭代器遍历
3、空间增长问题
4、增删查改
四、迭代器失效问题
五、浅拷贝问题
六、vector的模拟实现
前言：
前面我们介绍了string容器的使用，容器是一通百通的，只要理解了string，那么理解接下来的容器是非常简单的。那么就开始vector的学习之旅吧！
一、vector的介绍
1、相信大家都知道数组的使用，vector其实就是表示可变大小数组的序列容器。
2、vector和数组一样，采用的是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. 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。
6. 与其它动态序列容器相比（deque, list and forward_list）， 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list和forward_list统一的迭代器和引用更好。
二、vector的功能
容器的使用和实现都是大差不差，之前讲了string，这篇重点讲解它的迭代器失效和拷贝问题，分为两个专题来讲解。下面来讲它的使用和实现：
1、vector的构造
以下是cplusplus官方的example：
// constructing vectors
#include <iostream>
#include <vector>
int main ()
{
// constructors used in the same order as described above:
std::vector<int> first; // empty vector of ints
std::vector<int> second (4,100); // four ints with value 100
std::vector<int> third (second.begin(),second.end()); // iterating through second
std::vector<int> fourth (third); // a copy of third
// the iterator constructor can also be used to construct from arrays:
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;
}2、迭代器遍历
主要讲解正向和反向迭代器：
1：正向迭代器就是从下标[0]的位置一直遍历到结束，反向迭代器就是反着来，需要注意的是反向迭代器也是++遍历，因为是反向，所以理解成反向往前++遍历，不然--则是往后遍历。
2：const迭代器，只允许读取，不允许修改。
3：范围for，其实底层也是iterator迭代器。
void test_vector1()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
//插入之后遍历
for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
{
cout << v[i] << " ";
}
cout << endl;
vector<int>:: iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
*it += 1;
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
vector<int>::reverse_iterator str = v.rbegin();
while (str != v.rend())
{
cout << *str << " ";
str++;
}
cout << endl;
// const对象使用const迭代器进行遍历打印
vector<int>::const_iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
//*it += 1;//不可修改
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
cout << v.max_size() << endl;//数组最大存储量
v.pop_back();
v.pop_back();
v.pop_back();
v.pop_back();
v.pop_back();//多删一个的话是会报错的
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
3、空间增长问题
resize和reserve还有reverse，这三个比较容易搞混，其实就是见名声意：
resize：不但增容，还会将其全部初始化，同时影响size和capacity的大小。
reserve：就是简单的开辟一块空间，capacity会影响，不会影响size的大小。
reverse：反向的意思，反向迭代器reverse_iterator。与空间这一块没有什么关系。
//空间增长问题
void test_vector3()
{
vector<int> v;
//v.resize(10);//在开空间的同时还会初始化为0
//v.resize(10, 100);//10个有效元素都赋值100
//v.resize(12);//剩余的两个有效元素都是为0
v.reserve(10);//只负责开空间，capacity = 10，没有有效元素size == 0
//for (size_t i = 0; i <10; ++i)//不能写成i<v.size()
//{
// //v[i] = i;
// v.push_back(i);
//}
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}4、增删查改
push_back 和 pop_back 上面代码和string中也有写，用法都是一样的。仔细观察，vector库中，其实并没有find成员接口。但是需要使用它，因为insert中的介绍有显示position：
find和insert：就是要先找到这个元素的位置，然后再进行插入或者删除。
// 指定位置之前插入元素操作–insert
void TestV4()
{
// 迭代器失效问题 -- 类似野指针问题
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 2);
if (pos != v.end())
{
v.insert(pos, 20); // 在pos之前插入20
/*
* 如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，需要给pos重新赋值
* 即 pos = v.insert(pos, 20); // 函数返回指向新插入元素的迭代器
*/
}
// 在insert之后，pos迭代器位置就失效了，不能再去访问了--insert时增容导致的
//cout << *pos << endl;
//*pos = 200;
}上述代码中就是迭代器失效问题，它其实是跑不通的，会奔溃。请看备注或着看下面的专题。
find和erase：和insert的原理其实也差不多。
// 任意位置插入：insert和erase，以及查找find
void TestV6()
{
// 使用列表方式初始化，C++11新语法
vector<int> v{ 1, 2, 3 };
vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 2);
if (pos != v.end())
{
v.erase(pos); // 删除pos位置的数据
/*
* 如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，需要给pos重新赋值
* 即 pos = v.erase(pos); // 返回指向被删除元素下一个w的迭代器
*/
}
// 在erase之后，pos迭代器位置就失效了，不能再去访问了
// 这里的失效是指pos位置的意义变了，pos不再指向原来的值
//cout << *pos << endl;
//*pos = 200;
}对于vector常用的功能已经完成了，接下来我们深度刨析它的迭代器失效问题。
四、迭代器失效问题
迭代器的主要作用：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）。
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，可能会扩容的接口都会导致迭代器失效。可能指的是：空间不够了需要扩容。
首先来看第一种迭代器失效问题：
在iterator定义之后，插入一个6，会没有什么问题，但是多插入几个，就会出现问题了。为什么呢？那就要提起一开始说的了，vector是一个可动态增容的容器，push_back,插入的时候，容量不够，是要导致增容的，如果空间不够，增容的原理就是增加更大的空间，然后copy数据，释放原来的数组，但是it还是指向原来的数组，所以就导致了迭代器失效了。
这个解决方案就是，不要在代码中 iterator定义和遍历的中间段插入。
再看第二个问题：删除所有的偶数
void test1()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
//要求删除所有的偶数
vector<int>::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
v.erase(it);
++it;
}
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
}
这个时候删除了2，指向3，++it，跳过了3，直接判断4，如果3的位置是30呢，意义发生了改变。这里的it失效，原因是it的位置不对了，再++it就不行了，这个报错是vs编译检查出来的。gcc下不一定会报错，越界访问则会报错，如果没有越界访问的话，但是出的结果不对。
修改方案：erase底层接口是有一个返回值的，请看erase底层实现的代码。
以上两种结果都是迭代器失效。
五、浅拷贝问题
浅拷贝就是按字节数据拷贝，并没有开空间，还是使用原来的空间。请看下面代码：
void push_back(T data)
{
if (_finish == _endofstorge)
{
size_t sz = size();
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
T* tmp = new T[newcapacity];
if (_start)
{
//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());
for (size_t i = 0; i < sz; i++)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
}
_finish = tmp + sz;
_endofstorge = tmp + newcapacity;
_start = tmp;
}
assert(_finish);
*(_finish) = data;
++_finish;
}
被注释掉的memcpy 本质上其实是一种浅拷贝，它的工作原理是把每一个字节的内容都进行拷贝，因此这样其实是一种浅拷贝。这里是不能使用memcpy来用的。
六、vector的模拟实现
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
vector()
: _start(nullptr)
, _finish(nullptr)
._endofstorge(nullptr)
{}
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
: _start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorge(nullptr)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
first++;
}
}
vector(const vector<T>& v)//v1(v2)
: _start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorge(nullptr)
{
reserve(v.capacity());
for (const auto& e : v)
{
push_back(e);
}
}
vector(const vector<T>& v)
: _start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorge(nullptr)
{
vector<T> tmp(v.begin(), v.end());
swap(tmp);
}
//vector<int> v1(10,1);
//vector<char> v2(10, 'A');
vector(int n, const T& val = T())
: _start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorge(nullptr)
{
reserve(n);
for (int i = 0; i < n; i++)
{
push_back(val);
}
}
vector(size_t n, const T& val = T())
: _start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorge(nullptr)
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(val);
}
}
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _finish = _endofstorge = nullptr;
}
//perator= // v1 = v2
vector<T>& operator = (vector<T>& v)
{
//_start = new T[v.capacity()];
//_finish = _start + v.size();
//_endofstorge = _start + v.capacity();
swap(v);
return *this;
}
//capcity
bool empty()const
{
return _finish == _start;
}
size_t capacity()const
{
return _endofstorge - _start;
}
size_t size()const
{
return _finish - _start;
}
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator begin() const
{
return _start;
}
const_iterator end() const
{
return _finish;
}
T& operator[] (size_t pos)
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
const T& operator[](size_t pos) const
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
size_t oldSize = size();
T* tmp = new T[n];
if (_start)
{
//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * oldSize);
for (size_t i = 0; i < olsSize(); i++)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
}
_start = tmp;
_finish = tmp + oldSize;
_endofstorge = _start + n;
}
}
void resize(size_t n, const T& val = T())
{
if (n > capacity()
{
reserve(n);
}
if (n < size())
{
_finish = _start + n;
}
else
{
_finish = _start + n;
}
}
void push_back(const T& x)
{
if (_finish == _endofstorge)
{
size_t newCapacity = capacity() == 0 ? 4 : capcity() * 2;
reserve(newCapacity);
}
*_finish = x;
++_finish;
}
void pop_back()
{
assert(!empty());
--_finish;
}
//----------------------------------迭代器失效：扩容引起，野指针问题--------------------------------------------------
iterator insert(iterator pos, const T& val)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
if (_finish == _endofstorge)
{
size_t len = pos - _start;
size_t newCapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newCapacity);
//扩容导致迭代器失效，需要重新处理一下
pos = _start + len;
}
//挪动数据
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)
{
*(end + 1) = *end;
--end;
}
*pos = val;
++_finish;
return pos;
}
void erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
iterator begin = pos + 1;
while (begin < _finish)
{
*(begin - 1) = *(begin);
++begin;
}
--_finish;
return pos;
}
void swap(vector<T>& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endofstorge, v._endofstorge);
}
void clear()
{
_finish = _start;
}
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _endofstorge;
};