向量vector 容器浅析

一、什么是vector？

向量（Vector）是一个封装了动态大小数组的顺序容器（Sequence Container）。跟任意其它类型容器一样，它能够存放各种类型的对象。可以简单的认为，向量是一个能够存放任意类型的动态数组。

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二、容器特性

1.顺序序列

顺序容器中的元素按照严格的线性顺序排序。可以通过元素在序列中的位置访问对应的元素。

2.动态数组

支持对序列中的任意元素进行快速直接访问，甚至可以通过指针算述进行该操作。操供了在序列末尾相对快速地添加/删除元素的操作。

3.能够感知内存分配器的（Allocator-aware）

容器使用一个内存分配器对象来动态地处理它的存储需求。

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三、基本函数实现

1.构造函数

• vector():创建一个空vector
• vector(int nSize):创建一个vector,元素个数为nSize
• vector(int nSize,const t& t):创建一个vector，元素个数为nSize,且值均为t
• vector(const vector&):复制构造函数
• vector(begin,end):复制[begin,end)区间内另一个数组的元素到vector中

2.增加函数

• void push_back(const T& x):向量尾部增加一个元素X
• iterator insert(iterator it,const T& x):向量中迭代器指向元素前增加一个元素x
• iterator insert(iterator it,int n,const T& x):向量中迭代器指向元素前增加n个相同的元素x
• iterator insert(iterator it,const_iterator first,const_iterator last):向量中迭代器指向元素前插入另一个相同类型向量的[first,last)间的数据

3.删除函数

• iterator erase(iterator it):删除向量中迭代器指向元素
• iterator erase(iterator first,iterator last):删除向量中[first,last)中元素
• void pop_back():删除向量中最后一个元素
• void clear():清空向量中所有元素

4.遍历函数

• reference at(int pos):返回pos位置元素的引用
• reference front():返回首元素的引用
• reference back():返回尾元素的引用
• iterator begin():返回向量头指针，指向第一个元素
• iterator end():返回向量尾指针，指向向量最后一个元素的下一个位置
• reverse_iterator rbegin():反向迭代器，指向最后一个元素
• reverse_iterator rend():反向迭代器，指向第一个元素之前的位置

5.判断函数

• bool empty() const:判断向量是否为空，若为空，则向量中无元素

6.大小函数

• int size() const:返回向量中元素的个数
• int capacity() const:返回当前向量张红所能容纳的最大元素值
• int max_size() const:返回最大可允许的vector元素数量值

7.其他函数

• void swap(vector&):交换两个同类型向量的数据
• void assign(int n,const T& x):设置向量中第n个元素的值为x
• void assign(const_iterator first,const_iterator last):向量中[first,last)中元素设置成当前向量元素

8.看着清楚

1.push_back 在数组的最后添加一个数据

2.pop_back 去掉数组的最后一个数据

3.at 得到编号位置的数据

4.begin 得到数组头的指针

5.end 得到数组的最后一个单元+1的指针

6．front 得到数组头的引用

7.back 得到数组的最后一个单元的引用

8.max_size 得到vector最大可以是多大

9.capacity 当前vector分配的大小

10.size 当前使用数据的大小

11.resize 改变当前使用数据的大小，如果它比当前使用的大，者填充默认值

12.reserve 改变当前vecotr所分配空间的大小

13.erase 删除指针指向的数据项

14.clear 清空当前的vector

15.rbegin 将vector反转后的开始指针返回(其实就是原来的end-1)

16.rend 将vector反转构的结束指针返回(其实就是原来的begin-1)

17.empty 判断vector是否为空

18.swap 与另一个vector交换数据

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>//算法库
using namespace std;

void main()
{
    vector<int>    vec1;//初始化一个向量
    vector<int>    vec2(5);//初始化一个大小为5的向量
    vec2 = { 10,20,30,40,50 };//赋值
    vector<int>    vec3(5,1);//初始化一个大小为5初值为1的向量
    vector<int>    vec4=vec3;//拷贝构造函数，且是深拷贝
    vector<int>    vec5(vec3);//拷贝构造函数，且是深拷贝

    int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
    vector<int>    vec6(arr,arr+5);//迭代器+1
    vector<int>    vec7(&arr[0], &arr[5]);//
    
    vec1.push_back(10);//末尾添加元素
    vec1.push_back(20);

    vec1.pop_back();//末尾删除元素

    cout<<*vec1.begin()<<endl;//开始迭代器  //指向向量中最开始元素的指针
    cout << *(vec1.end() - 1) << endl;//末尾迭代器 //指向向量中最后一个元素的下一个位置，要指向最后一个元素需-1

    vec1.cbegin();//指向常量的迭代器（不能改值）  开始
    vec1.cend();//指向常量的迭代器  结尾

    vec1[1] = 90;//向量的本质是数组    下标访问不会检测越界
    vec1.at(1)=88;//会检测越界

    cout << vec1.front() << endl; //成员函数访问第一个元素，不会检测元素是否存在
    cout << vec1.back() << endl;//成员函数访问最后一个元素，不会检测元素是否存在

    int* p = vec1.data();//返回指向数组的指针   C++11

    vec1.clear();//清空向量

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        vec1.push_back(i);
    }

    //使用迭代器遍历
    //vector<int>::iterator iter;
    for (auto iter = vec1.begin(); iter != vec1.end(); ++iter) {
        cout << *iter << endl;
    }

    cout << "元素个数：" << vec1.size() << endl;
    cout << "实际容量：" << vec1.capacity() << endl;

    reverse(vec1.begin(), vec1.end()); //元素翻转  算法库函数
    reverse(vec1.begin(), vec1.begin()+2); //元素翻转

    sort(vec1.begin(), vec1.end());//升序排序    算法库函数

    vec2.swap(vec1);//交换

    vec1.empty();//判断是否为空

    vec3.reserve(10);//扩容

    vec3.assign(3, 4);//重新确定存放数量3和赋值为4

    vec3.resize(12, 8);//扩容，扩容的部分赋值为8，原来的值不变
    system("pause");
    return;
}

 四、自写函数实现

#pragma once

template <typename T>
class MyVector {
    T  *pBuff;            //动态数组首地址指针
    size_t nSize;        //动态数组元素个数
    size_t nCapacity;    //动态数组最大容量
public:
    typedef T* iterator;//普通迭代器
    typedef const T* const_iterator;//常迭代器

    iterator begin()
    {
        return pBuff;
    }

    iterator end() {
        return pBuff + nSize;
    }

    const_iterator begin() const
    {
        return pBuff;
    }

    const_iterator end() const{
        return pBuff + nSize;
    }
public:
    explicit MyVector(int size = 0);//构造一个容器，元素个数为size
    MyVector(int size, T const&; elem);//构造一个容器，元素个数为size，元素值为elem
    MyVector(MyVector<T> const& that);//拷贝构造 构造一个容器，元素是另一个容器
    ~MyVector();
public:
    MyVector<T>& operator=(MyVector<T> const& that);//赋值重载
    bool operator==(MyVector<T> const& that) const;//==重载
    bool operator!=(MyVector<T> const& that) const;//!=重载

    void clear(); //释放内存
    void assign(int n, T const& elem);//复制n个elem  赋值给this
    void swap(MyVector<T>& that);
    friend void swap(MyVector<T>& v1, MyVector<T>& v2) {
        v1.swap(v2);
    }

    void reserve(int n);//扩充数组容量，不可以改小

    void resize(int n);//改变元素个数  改大用构造改小用nsize=n
    void resize(int n, const T& elem);

    size_t size() const;//返回元素个数
    size_t capacity() const;//返回向量容量
    bool empty() const;//
    T& at(int index) const;
    T& operator[]int(int index) const;

    T& front();
    T& back();

    void push_back(T const& elem);
    void pop_back();
};

//构造一个容器，元素个数为size
template<typename T> 
inline MyVector<T>::MyVector(int size):nSize(size),nCapacity(size),pBuff(new T[size]) {
    //pBuff = new T[size];
    memset(pBuff, 0, sozeof(T)*size);
    //nSize = size;
    //nCapacity = size;
}

template<typename T>
inline MyVector<T>::MyVector(int size, T const& elem) :nSize(size), nCapacity(size), pBuff(new T[size]) {
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        pBuff[i] = elem;
    }
}

template<typename T>
inline MyVector<T>::MyVector(MyVector<T> const& that):pBuff(nullptr) {
    //拷贝构造
    this->nSize = that.nSize;
    this->nCapacity = that.nCapacity;
    if (nCapacity != 0) {
        pBuff = new T[nCapacity];
        memcpy(pBuff, that.pBuff, sizeof(T)*that.nSize);
    }
    //else pBuff = nullptr;
}

template<typename T>
inline MyVector<T>::~MyVector() {
    clear();
}

template<typename T>
inline MyVector<T>& MyVector<T>::operator=(MyVector<T> const& that) {
    if (this != &that)//避免自赋值
    {
        T* p_tmp = new T[that.nCapacity];
        memcpy(p_tmp, that.pBuff, sizeof(T)*that.nSize);
        this.clear();//释放旧资源
        this->pBuff = p_tmp;
        this->nSize = that.nSize;
        this->nCapacity = that.nCapacity;
        that.clear();
    }
    return *this;
}

template<typename T>
inline bool MyVector<T>::operator==(MyVector<T> const& that) const {
    if (nSize != that.nSize)//先判断数量
        return false;
    for (size_t i = 0; i < nSize; ++i) {
        if (pBuff[i] != that.pBuff[i])
            return false;
    }
    return true;
}

template<typename T>
inline bool MyVector<T>::operator!=(MyVector<T> const& that) const {
    return !(*this==that)
}

template<typename T>
inline void MyVector<T>::clear() {
    if (pBuff) {
        delete[] pBuff;
    }
    pBuff = nullptr;
    nSize = 0;
}

template<typename T>
inline void MyVector<T>::assign(int n, T const& elem) {

    clear();
    nSize = nCapacity = n;
    pBuff = new T[n];
    for (size_t i = 0; i < n; ++i) {
        pBuff[i] = elem;
    }
}

template<typename T>
inline void MyVector<T>::swap(MyVector<T>& that) {
    MyVector<T> temp;
    tmep = *this;
    *this = that;
    that = temp;
}

template<typename T>
inline void MyVector<T>::reserve(int n)
{
    if (n > nCapacity) {
        T* temp = new T[n];
        memcpy(temp, pBuff, sizeof(T)*nSize);
        if (pBuff) delete[] pBuff;//释放旧内存
        pBuff = temp;//接管新内存

        nCapacity = n;

    }
}

template<typename T>
inline void MyVector<T>::resize(int n)
{
    if (n > nSize) {
        reserve(n);
        memset(&pBuff[nSize], 0, sizeof(T)*(n - nSize));
    }
    else {
        nSize = n;
    }
}

template<typename T>
inline void MyVector<T>::resize(int n, const T & elem)
{
    if (n > nSize) {
        reserve(n);
        memset(&pBuff[nSize], elem, sizeof(T)*(n - nSize));
    }
    else {
        nSize = n;
    }
}

template<typename T>
inline size_t MyVector<T>::size() const {
    return nSize;
}

template<typename T>
inline size_t MyVector<T>::capacity() const {
    return nCapacity;
}

template<typename T>
inline bool MyVector<T>::empty() const {
    return nSize == 0;
}

template<typename T>
inline T & MyVector<T>::at(int index) const
{
    if (index >= 0 && index < nSize)
        return pBuff[index];
    throw "out of range"//抛出异常
}

template<typename T>
inline T & MyVector<T>::operator[]int(int index) const
{
    return pBuff[index];
}

template<typename T>
inline T & MyVector<T>::front()
{
    return pBuff[0];
}

template<typename T>
inline T & MyVector<T>::back()
{
    return pBuff[nSize - 1];
}

template<typename T>
inline void MyVector<T>::push_back(T const & elem)
{
    if (nSize == nCapacity) { //容量满了
        reserve(2 * nCapacity + 1); //+1是为了防止原来的容量是0
    }
    PBuff[nSize++] = elem;

}

template<typename T>
inline void MyVector<T>::pop_back()
{
    if (nSize > 0) {
        nSize--;
    }
}