string（上）：C++初阶学习第六弹——探索STL奥秘（一）——标准库中的string类-CSDN博客

string（下）：C++初阶学习第七弹——探索STL奥秘（二）——string的模拟实现-CSDN博客

vector（上）：C++初阶学习第八弹——探索STL奥秘（三）——深入刨析vector的使用-CSDN博客

前言：

在前面我们已经学习了string的使用及其模拟实现，并且我们也已经学习了vector的使用，今天我们就来学习一下vector的模拟实现

目录

一、 vector的基本成员变量

二、 vector的逐步实现

1、构造和销毁

2、迭代器相关

3、容量相关

4、元素访问

5、vector的修改操作

三、总结

一、 vector的基本成员变量

我们之前已经学习了vector的使用，所以也基本了解了其机制，现在我们来看一下vector工作的基本机制

从图中我们可以看出，vector的操作机制实际上是通过三个指针来实现的：

_start、_finish、_endOfStorage

所以vector的基本成员变量为：

#include<iostream>using namespace std;//命名一个命名空间，在这个命名空间中实现我们自己的vector，这样能避免受库中vector的影响namespace zda{template<class T>class vector{privated:T* _start; //指向有效数据的头T* _finish; //指向有效数据的尾T* _endOfStorage; //指向容量的尾};}

因为vector的本质上与顺序表很相似，只是存储的数据上变的更加多元化了，所以我们可以对基本成员做一些调整，将其改成迭代器相关的，方便我们后面写类成员函数

改进后：

#include<iostream>using namespace std;//命名一个命名空间，在这个命名空间中实现我们自己的vector，这样能避免受库中vector的影响namespace zda{template<class T>class vector{public:// Vector的迭代器是一个原生指针typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;privated:iterator _start; //指向有效数据的头iterator _finish; //指向有效数据的尾iterator _endOfStorage; //指向容量的尾};}

接下来，我们就开始进入今天的正题，模拟vector的五大步骤：

1、构造和销毁

2、迭代器相关

3、容量相关

4、元素访问

5、vector的修改操作

二、 vector的逐步实现

1、构造和销毁

构造的方法主要有以下五种：

·  默认构造

· 构造同时将前n个初始化

· 迭代器构造法

· 拷贝构造

· operator=运算符重载

//一、vector的构造销毁//1、默认构造vector():_start(nullptr),__finish(nullptr),_endOfStorage(nullptr){}//2、构造同时将前n个初始化vector(size_t n, const T& m = T()):_start(nullptr), __finish(nullptr), _endOfStorage(nullptr){reserve(n); //开辟n个大小的空间，这个函数在后面while (n--){push_back(m); //尾插，也在后面讲}}//但是上面这个函数会有一个特殊情况出现//例如对于vector<int> v(5,3)//由于v中的参数是(int，int)，所以编译器容易把它与迭代器相关的函数去配对//所以对于上面这个函数我们又写了一个vector(int n, const T& m = T())类型的来避免错误发生//这种情况下参数一定都为int型的，所以我们可以按顺序表的方式来写这个函数vector(int n, const T& m = T()):_start(new T[n]), __finish(nullptr), _endOfStorage(nullptr){for (int i = 0; i < n; i++){_start[i] = m;}}//3、迭代器构造法//为了实现不同迭代器的传参构造，我们这里再创建一个迭代器模板template<class InputInterator>vector(InputInterator first, InputInterator last){while (fast != last){push_back(*first); //尾插的时候会检查扩容，所以也可以不写reserve函数first++;}}//4、拷贝构造vector(const vector<T>& v):_start(nullptr),_finish(nullptr),_endOfStorage(nullptr){reserve(v.capacity());iterator it = begin();const_iterator vit = v.cbegin(); //这里涉及到const迭代器的内容，也是在后面讲while (vit != v.cend()){*it++ = *vit++;}_finish = it;}//5、operator=运算符重载vector<T>& operator=(vector<T> v){swap(v); //由于这里的v是对目标对象的复制，是开辟的新空间，所以我们完全可以swap直接交换而得return *this;}//析构~vector(){if (_start){delete _start;_start = _finish = _endOfStorage = nullptr;}}

2、迭代器相关

// 迭代器相关(迭代器主要就是找到头尾）iterator begin(){return _start;}iterator end(){return _finish;}const_iterator cbegin() const{return _start;}const_iterator cend() const{return _finish;}

3、容量相关

容量相关的最重要的就是扩容，就是reserve函数，同时我们也需要注意一下resize函数，这两者各自的特点需要记清，这些前面文章有讲到，我们这里只强调一下：

resize函数即可以扩容，也可以缩容，同时还可以初始化，这个函数创造性挺大

size_t size() const{return _finish - _start;}size_t capacity() const{return _endOfStorage - _start;}bool empty() const{return _start == _finish;}void reserve(size_t n){if (n > capacity()){size_t oldSize = size();// 1. 开辟新空间T* tmp = new T[n];// 2. 拷贝元素// 这里不能直接使用memcpy，原因我们将放到下面专门讲//if (_start)//memcpy(tmp, _start, sizeof(T)*size);if (_start){for (size_t i = 0; i < oldSize; ++i)tmp[i] = _start[i];// 3. 释放旧空间delete[] _start;}_start = tmp;_finish = _start + oldSize;_endOfStorage = _start + n;}}void resize(size_t n, const T& value = T()){// 1.如果n小于当前的size，则数据个数缩小到nif (n <= size()){_finish = _start + n;return;}// 2.空间不够则增容if (n > capacity())reserve(n);// 3.将size扩大到niterator it = _finish;_finish = _start + n;while (it != _finish){*it = value;++it;}}

4、元素访问

元素访问关键就是运算符重载（operator[ ]），由于我们定义的类成员变量是以指针形式的，所以我们其实很容易实现这个重载

// 元素访问T& operator[](size_t pos){assert(pos < size());return _start[pos];}const T& operator[](size_t pos)const{assert(pos < size());return _start[pos];}T& front(){return *_start;}const T& front()const{return *_start;}T& back(){return *(_finish - 1);}const T& back()const{return *(_finish - 1);}

5、vector的修改操作

vector的修改操作最关键的就是insert函数和erase函数，就是在任意位置插入和删除，尾插尾删可以直接调用这两个函数来实现，但这两个函数细节也挺多，具体实现细节看下面实现过程

// vector的修改操作void push_back(const T& x) //尾插，可以直接调用insert函数{insert(end(), x);}void pop_back() //尾删，跟尾插一样，可以调用erase函数{erase(end() - 1);}void swap(vector<T>& v) //这个交换函数在上面构造时是有用到的{std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);}iterator insert(iterator pos, const T& x){assert(pos <= _finish);// 空间不够先进行增容if (_finish == _endOfStorage){//size_t size = size();size_t newCapacity = (0 == capacity()) ? 1 : capacity() * 2;reserve(newCapacity);// 如果发生了增容，需要重置pospos = _start + size();}iterator end = _finish - 1;while (end >= pos){*(end + 1) = *end;--end;}*pos = x;++_finish;return pos;}// 返回删除数据的下一个数据// 方便解决:一边遍历一边删除的迭代器失效问题// （迭代器失效问题在vector中会发生，不知道的可以看我之前文章）iterator erase(iterator pos){// 挪动数据进行删除iterator begin = pos + 1;while (begin != _finish) {*(begin - 1) = *begin;++begin;}--_finish;return pos;}

三、总结

上面的就是vector的模拟实现的全部代码段，这些还不是vector的全部内容，还有vector复制等几个细节我们还没讲，这个感兴趣的可以关注一下，将在下一篇讲解这些细小知识点

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