【C++/STL】vector(常见接口、模拟实现、迭代器失效)
秦jh_ 2024-06-21 14:05:02 阅读 91
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简单使用
常见接口
find
insert
vector模板
模拟实现
尾插
构造
迭代器失效
使用memcpy拷贝问题
花括号列表初始化
完整代码
前言
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vector是表示可变大小数组的序列容器。
简单使用
vector接口的使用跟string差不多,功能很多都类似。
常见接口
注意end是指向最后一个数据的下一个位置。
find
find的使用需要包 <algorithm> 头文件
注意上面if语句的判断条件,找不到时,返回值是自己给的last,即上面的v.end()。
insert
insert还可以插入一段迭代区间
vector模板
vector<> 括号里可以是不同的类型,如上面的string,还可以是list,vector等。 如下图:
模拟实现
尾插
上方是错误的模拟。因为_start已经改变了,_finish-_start就不是原本的空间大小了。正确代码如下:
size_t size(){return _finish - _start;}T& operator[](size_t pos){assert(pos < size());return _start[pos];}size_t capacity(){return _endofstorage - _start;}void push_back(const T& val) //传引用效率高{if (_finish == _endofstorage){size_t old_size = size();size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;T* tmp = new T[newcapacity];memcpy(tmp, _start, size() * sizeof(T));delete[] _start;_start = tmp;_finish = tmp + old_size;_endofstorage = tmp + newcapacity;}*_finish = val;++_finish;}
构造
在不写第三个函数的情况下,当我们想插入10个1构造时,会优先跟函数1匹配,因为他是模板, 而函数2的形参类型有size_t ,因此匹配度没模板的好。为了能够插入10个1进行构造,就需要函数3来进行匹配。没有函数3的情况下,(10u,1)和(10,'a')都会跟函数2匹配。
迭代器失效
迭代器的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,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)。
vector中,会引起其底层空间改变的操作,都有可能使迭代器失效,比如:resize、reserve、insert、assign、 push_back等。
迭代器失效解决办法:在使用前,对迭代器重新赋值即可。
插入发生错误的本质是迭代器失效,因为此时pos还指向旧空间,而旧空间已经被释放了。正确代码如下:
void insert(iterator pos, const T& val){assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);if (_finish == _endofstorage){size_t len = pos - _start;reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);//如果扩容了就要更新pospos = _start + len;}iterator it = _finish - 1;while (it >= pos){*(it + 1) = *it;--it;}*pos = val;++_finish;}
另一个问题:
因为要扩容,此时it就是野指针了,要继续使用就得在外面重新更新。要解决这个问题就得在insert形参里面传引用,但是这会引发别的问题,库里面没有去解决这个问题,所以不要使用。
上方删除偶数的操作也是导致迭代器失效。erase删除pos位置元素后,pos位置之后的元素会往前搬移,如果pos刚好是最后一个元素,删完之后pos刚好是end的位置,而end位置是 没有元素的,那么pos就失效了。
库里面的解决方案如上图,erase删除后会返回删除元素的下一个位置,进行更新即可。
上图是修改后的代码。模拟实现的erase也要跟着修改 ,要有返回值,如下图:
使用memcpy拷贝问题
当不需要扩容时,可以正常运行。
如果扩容了,程序就崩了。问题出在memcpy上。
memcpy是按字节一个一个拷贝的。扩容时,开辟了新空间, 然后memcpy就把string拷贝到tmp上。接着delete时,会调用析构函数,此时string就没了,start指向的空间也被销毁了。再让start指向tmp的空间,而tmp空间里的string是浅拷贝,在刚才就没了。即memcpy使vector是深拷贝,但vector的对象string却是浅拷贝。
正确代码:
我们用循环进行赋值即可,赋值时每次都是深拷贝。
结论:如果对象中涉及到资源管理时,千万不能使用memcpy进行对象之间的拷贝,因为memcpy是浅拷贝,否则可能会引起内存泄漏甚至程序崩溃。
void reserve(size_t n){if (n > capacity()){T* tmp = new T[n];size_t old_size = size();//memcpy(tmp, _start, size() * sizeof(T));for (size_t i = 0; i < old_size; i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;_start = tmp;_finish = tmp + old_size;_endofstorage = tmp + n;}}
花括号列表初始化
库里面的vector支持用花括号初始化,其原理如下图:
即隐式类型转换,传引用时,注意临时对象具有常性,需要用const对象。
自己实现:
完整代码
#pragma once#include<assert.h>namespace qjh{template<class T>class vector{public: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;}vector(){}//v2(v1)vector(const vector<T>& v){reserve(v.capacity());for (auto& e : v){push_back(e);}}//vector<int> v1 ={1,2,3,4,5};vector(initializer_list<T> il){reserve(il.size()); for (auto& e : il){push_back(e);}}//类模板的成员函数可以是函数模板//迭代器区间构造,可以是vector的迭代器,也可以是其他容器template <class InputIterator>vector(InputIterator first, InputIterator last){ while (first != last){push_back(*first);++first;}}vector(size_t n, const T& val = T()){reserve(n);for (size_t i = 0; i < n; i++){push_back(val);}}vector(int n, const T& val = T()){reserve(n);for (size_t i = 0; i < n; i++){push_back(val);}}void swap(vector<T> v){std::swap(_start, v._start); std::swap(_finish, v._finish); std::swap(_endofstorage, v._endofstorage); }//v1=v2vector<T>& operator=(vector<T> v){swap(v);return *this;}~vector(){delete[] _start;_start = _finish = _endofstorage = nullptr;}size_t size() const{return _finish - _start;}T& operator[](size_t pos){assert(pos < size());return _start[pos];}const T& operator[](size_t pos) const{assert(pos < size());return _start[pos];}size_t capacity() const{return _endofstorage - _start;}void reserve(size_t n){if (n > capacity()){T* tmp = new T[n];size_t old_size = size();//memcpy(tmp, _start, size() * sizeof(T));for (size_t i = 0; i < old_size; i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;_start = tmp;_finish = tmp + old_size;_endofstorage = tmp + n;}}void resize(size_t n, const T& val = T()) //T()是匿名对象,自定义类型调用它的构造,内置类型也是,整形是0,字符是'\0',指针是空指针。{if (n > size()){reserve(n);while (_finish < _start + n){*_finish = val;++_finish;}}else{_finish = _start + n;}}void push_back(const T& val) //传引用效率高{/*if (_finish == _endofstorage){reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);}*_finish = val;++_finish;*/insert(end(), val);}void pop_back(){//assert(!empty());//--_finish;erase(--end());}bool empty(){return _start == _finish; }void insert(iterator pos, const T& val){assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);if (_finish == _endofstorage){size_t len = pos - _start;reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);//如果扩容了就要更新pospos = _start + len;}iterator it = _finish - 1;while (it >= pos){*(it + 1) = *it;--it;}*pos = val;++_finish;}iterator erase(iterator pos){assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);iterator it = pos + 1;while (it < _finish){*(it - 1) = *it;++it;}--_finish;return pos;}private:iterator _start = nullptr;iterator _finish = nullptr;iterator _endofstorage = nullptr;};template<class T>void print_vector(const vector<T>& v){for (size_t i = 0; i < v.size(); i++){cout << v[i] << " ";}cout << endl;//typename vector<T>::const_iterator it = v.begin(); //前面必须加typename 告诉编译器这是类型,//while (it != v.end())//{//cout << *it << " ";//++it;//}//cout << endl;//for (auto e : v)//{//cout << e << " ";//}//cout << endl;}}
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