C++ -- STL -- vector

aramae2025-07-11 20:54

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  • 1.vector的介绍及使用
  • 2.vector深度剖析及模拟实现

引言：本章开始学习STL的 vector 容器，学习包括使用和对vector的深入理解加模拟实现。

1.vector的介绍及使用

1.1 vector的介绍

    1. vector是表示可变大小数组的序列容器。
    1. 就像数组一样，vector也采用的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。
    1. 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。
    1. 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。
    1. 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。
    1. 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listforward_list 统一的迭代器和引用更好。

使用STL的三个境界：能用，明理，能扩展 ，那么下面学习vector，我们也是按照这个方法去学习
cplusplus.com/reference/vector/vector/https://cplusplus.com/reference/vector/vector/

1.2 vector的使用

vector学习时一定要学会查看文档：vector的文档介绍，vector在实际中非常的重要，在实际中我们熟悉常见的接口就可以，下面列出了哪些接口是要重点掌握的。

1.2.1 vector的定义

std::vector 是标准库提供的一个动态数组容器 ，位于 <vector> 头文件中。它被设计为可以存储同一类型的多个元素 ，并能自动管理内存，支持动态调整大小。

构造函数：

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers;  // 创建一个空的vector，用于存储int类型元素
    numbers.push_back(10);
    numbers.push_back(20);
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    return 0;
}
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> scores(5, 80);  // 创建包含5个元素的vector，每个元素初始值为80
    for (int score : scores) {
        std::cout << score << " ";
    }
    return 0;
}
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> original = {1, 2, 3};
    std::vector<int> copyVec(original);  // 通过拷贝构造，创建与original内容相同的vector
    for (int num : copyVec) {
        std::cout << num << " ";
    }
    return 0;
}
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <vector>
#include <array>

int main() {
    std::array<int, 4> arr = {10, 20, 30, 40};
    std::vector<int> newVec(arr.begin(), arr.end());  // 使用数组的迭代器范围初始化vector
    for (int num : newVec) {
        std::cout << num << " ";
    }
    return 0;
}

1.2.2 vector iterator 的使用

1. 正向迭代器基础使用

iterator 用于遍历和修改 vector 中的元素，const_iterator 则用于只读遍历。

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用iterator遍历并修改元素
    for (std::vector<int>::iterator it = numbers.begin(); it != numbers.end(); ++it) {
        *it = *it * 2;  // 将每个元素翻倍
    }

    // 使用const_iterator只读遍历元素
    for (std::vector<int>::const_iterator cit = numbers.begin(); cit != numbers.end(); ++cit) {
        std::cout << *cit << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}
2. 基于范围的 for 循环与迭代器

C++11 引入的基于范围的 for 循环，本质上也是借助迭代器实现的，使用起来更加简洁。

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 基于范围的for循环，修改元素
    for (auto& num : numbers) {
        num = num * 3;
    }

    // 基于范围的for循环，只读遍历元素
    for (const auto& num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}
3. 迭代器用于插入和删除元素
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 4, 5};

    // 在指定位置插入元素
    auto insertIt = numbers.begin() + 2;  // 定位到要插入的位置
    numbers.insert(insertIt, 3);  // 在该位置插入元素3

    // 删除指定位置的元素
    auto eraseIt = numbers.begin() + 3;  // 定位到要删除的位置
    numbers.erase(eraseIt);  // 删除该位置的元素

    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}
4. 反向迭代器

std::vector 还提供了反向迭代器（reverse_iterator 和 const_reverse_iterator ），用于从后往前遍历 vector 。

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用reverse_iterator反向遍历元素
    for (std::vector<int>::reverse_iterator rit = numbers.rbegin(); rit != numbers.rend(); ++rit) {
        std::cout << *rit << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

注意事项

  • 迭代器失效 ：当对 vector 进行插入、删除等修改操作时，可能会导致迭代器失效。例如，插入元素可能引发内存重新分配，原来的迭代器就不再有效。所以在使用迭代器进行操作时，要特别注意操作后的迭代器状态。

1.2.3 vector 空间增长问题

  • capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现，vs 下 capacity 是按 1.5 倍增长的， g++ 是按 2 倍增长的。
  • 这个问题经常会考察，不要固化的认为，vector增容都是2倍，具体增长多少是根据具体的需求定义的。
  • vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。
  • reserve只负责开辟空间，如果确定知道需要用多少空间，reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问题。
  • resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。
cpp 复制代码 
// 测试vector的默认扩容机制
  voidTestVectorExpand()
  {
    size_tsz;
    vector<int>v;
    sz=v.capacity();
    cout<<"making v grow:\n";
    for (inti=0; i<100; ++i)    
    {
      v.push_back(i);
      if (sz!=v.capacity())       
      {
        sz=v.capacity();
        cout<<"capacity changed: "<<sz<<'\n';       
      }
    }
}


vs：运行结果：vs下使用的STL基本是按照1.5倍方式扩容makingfoogrow:
capacitychanged: 1
capacitychanged: 2
capacitychanged: 3
capacitychanged: 4
capacitychanged: 6
capacitychanged: 9
capacitychanged: 13
capacitychanged: 19
capacitychanged: 28
capacitychanged: 42
capacitychanged: 63
capacitychanged: 94
capacitychanged: 141


g++运行结果：linux下使用的STL基本是按照2倍方式扩容makingfoogrow:
capacitychanged: 1
capacitychanged: 2
capacitychanged: 4
capacitychanged: 8
capacitychanged: 16
capacitychanged: 32
capacitychanged: 64
capacitychanged: 128


// 如果已经确定vector中要存储元素大概个数，可以提前将空间设置足够// 就可以避免边插入边扩容导致效率低下的问题了
voidTestVectorExpandOP()
{
   vector<int>v;
size_tsz=v.capacity();
v.reserve(100);   // 提前将容量设置好，可以避免一遍插入一遍扩容
cout<<"making bar grow:\n";
for (inti=0; i<100; ++i) 
    {
        v.push_back(i);
       if (sz!=v.capacity())       
       {
           sz=v.capacity();
          cout<<"capacity changed: "<<sz<<'\n';       
       }
    }
}
1.补充：reserve和resize 的区别：

在 C++ 中，std::vector的reserve和resize是两个用于管理容器内存和大小的重要方法，但它们的功能和用途有本质区别：

核心区别

操作 功能 是否改变元素数量（size()） 是否改变容量（capacity()） 元素初始化
reserve(n) 预先分配至少能容纳n个元素的内存空间，但不创建新元素。 ❌ 不改变 ✅ 可能增加（若n > capacity()） ❌ 不初始化元素
resize(n) 调整容器的元素数量为n： - 若n > size()，新增元素并初始化； - 若n < size()，删除多余元素。 ✅ 强制变为n ✅ 可能增加（若n > capacity()） ✅ 新增元素会被初始化为默认值或指定值

示例对比

1. reserve 的作用

cpp 复制代码 
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec;
    std::cout << "初始状态: size=" << vec.size() << ", capacity=" << vec.capacity() << std::endl;

    vec.reserve(100);  // 预分配内存，但不创建元素
    std::cout << "reserve(100) 后: size=" << vec.size() << ", capacity=" << vec.capacity() << std::endl;

    // 直接访问元素会导致越界错误！
    // vec[0] = 1;  // 错误：size 仍为0，无有效元素

    vec.push_back(1);  // 正常添加元素
    std::cout << "push_back(1) 后: size=" << vec.size() << ", capacity=" << vec.capacity() << std::endl;
}

plaintext

cpp 复制代码 
初始状态: size=0, capacity=0
reserve(100) 后: size=0, capacity=100
push_back(1) 后: size=1, capacity=100
  • reserve(100) 仅增加容量到 100，但size仍为 0，容器中没有元素。
  • 若直接通过下标访问元素（如vec[0]）会导致越界错误，因为元素尚未创建。

2. resize 的作用

cpp 复制代码 
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec;
    std::cout << "初始状态: size=" << vec.size() << ", capacity=" << vec.capacity() << std::endl;

    vec.resize(5);  // 调整大小为5，新增元素默认初始化为0
    std::cout << "resize(5) 后: size=" << vec.size() << ", capacity=" << vec.capacity() << std::endl;

    // 元素已被创建并初始化为0
    for (int i = 0; i < vec.size(); ++i) {
        std::cout << "vec[" << i << "]=" << vec[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    vec.resize(3);  // 缩小大小，删除多余元素
    std::cout << "resize(3) 后: size=" << vec.size() << ", capacity=" << vec.capacity() << std::endl;
}

plaintext

cpp 复制代码 
初始状态: size=0, capacity=0
resize(5) 后: size=5, capacity=5
vec[0]=0 vec[1]=0 vec[2]=0 vec[3]=0 vec[4]=0 
resize(3) 后: size=3, capacity=5
  • resize(5) 不仅增加容量到 5，还创建了 5 个元素并初始化为 0。
  • resize(3) 减少元素数量为 3，但容量保持不变（因为没有必要释放内存）。

3. 指定初始值的 resize

cpp 复制代码 
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    vec.resize(5, 100);  // 新增2个元素，初始值为100

    for (int num : vec) {
        std::cout << num << " ";  // 输出: 1 2 3 100 100
    }
}

何时使用 reserve 或 resize？

  • 使用 reserve ：当你预先知道需要存储的元素数量时，可通过reserve避免多次扩容带来的性能开销。例如：

    cpp 复制代码 
    std::vector<int> data;
data.reserve(1000);  // 预分配足够空间，后续push_back不会触发扩容
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
    data.push_back(i);
}

  • 使用 resize：当你需要直接调整容器的元素数量，并且希望新增元素被初始化时。

    cpp 复制代码 
    std::vector<int> matrix(10);  // 创建10个元素的vector，初始值为0
matrix.resize(20, 1);  // 扩展到20个元素，新增元素初始值为1

关键注意事项

  1. reserve 不会初始化元素：预分配的内存中没有有效元素，直接访问会导致未定义行为。
  2. resize 可能导致迭代器失效：若触发内存重新分配，所有迭代器都会失效。
  3. capacity 总是大于等于 size：容器的容量永远不会小于当前元素数量。
2.容量接口使用代码示例：
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
    // 1. 初始化 vector
    vector<int> vec = {1, 2, 3};

    // 2. size：获取数据个数
    cout << "size: " << vec.size() << endl;

    // 3. capacity：获取容量大小
    cout << "capacity: " << vec.capacity() << endl;

    // 4. empty：判断是否为空
    if (vec.empty()) {
        cout << "vector is empty" << endl;
    } else {
        cout << "vector is not empty" << endl;
    }

    // 5. resize：改变 vector 的 size
    // 扩展 size 到 5，新增元素默认值为 0
    vec.resize(5);
    cout << "after resize(5): " << endl;
    cout << "size: " << vec.size() << ", elements: ";
    for (int num : vec) {
        cout << num << " ";
    }
    cout << endl;

    // 缩小 size 到 2，删除多余元素
    vec.resize(2);
    cout << "after resize(2): " << endl;
    cout << "size: " << vec.size() << ", elements: ";
    for (int num : vec) {
        cout << num << " ";
    }
    cout << endl;

    // 6. reserve：改变 vector 的 capacity
    // 预分配容量到 10
    vec.reserve(10);
    cout << "after reserve(10): " << endl;
    cout << "capacity: " << vec.capacity() << endl;

    return 0;
}

1.2.4 vector 增删查改

增删查改接口使用代码示例：
cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>  // 引入find算法所需头文件

int main() {
    // 初始化一个vector
    std::vector<int> numbers;

    // 1. push_back：尾插
    numbers.push_back(10);
    numbers.push_back(20);
    numbers.push_back(30);
    std::cout << "After push_back, vector: ";
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 2. pop_back：尾删
    numbers.pop_back();
    std::cout << "After pop_back, vector: ";
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 3. find：查找
    auto it = std::find(numbers.begin(), numbers.end(), 20);
    if (it != numbers.end()) {
        std::cout << "Element 20 found in the vector." << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Element 20 not found in the vector." << std::endl;
    }

    // 4. insert：在指定位置之前插入
    auto insertIt = numbers.begin() + 1;  // 插入位置在第二个元素之前
    numbers.insert(insertIt, 15);
    std::cout << "After insert, vector: ";
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 5. erase：删除指定位置的数据
    auto eraseIt = numbers.begin() + 1;  // 删除第二个元素
    numbers.erase(eraseIt);
    std::cout << "After erase, vector: ";
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 6. swap：交换两个vector的数据空间
    std::vector<int> anotherNumbers = {40, 50};
    numbers.swap(anotherNumbers);
    std::cout << "After swap, numbers vector: ";
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    std::cout << "After swap, anotherNumbers vector: ";
    for (int num : anotherNumbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 7. operator[]：像数组一样访问
    if (!anotherNumbers.empty()) {
        std::cout << "Accessing element using operator[], value: " << anotherNumbers[0] << std::endl;
    }

    return 0;
}

1.2.5 vector 迭代器失效问题。（重点）

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)。

**对于vector可能会导致其迭代器失效的操作有：**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。

1.插入操作导致迭代器失效
  • 扩容时迭代器失效 ：当vector调用push_back、insert等插入函数，且当前vector容量已满，需要重新分配内存（一般扩容为原来容量的 2 倍，不同编译器实现可能有差异 ）时，所有迭代器都会失效。因为重新分配内存后，vector中元素的存储位置发生了变化。
cpp 复制代码 
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    auto it = vec.begin();  // 定义迭代器
    vec.push_back(4);  // 假设此时触发扩容
    // 此时it失效，不能再使用it进行操作，如 *it 是未定义行为
    return 0;
}
  • 插入元素但未扩容时迭代器失效 ：当使用insert在vector中间插入元素且未触发扩容时，从插入位置开始之后的迭代器都会失效，因为插入元素后，插入位置之后的元素位置都发生了移动。
cpp 复制代码 
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    auto it = vec.begin() + 1;  // 指向元素2
    vec.insert(it, 4);  // 插入元素4，未触发扩容
    // 此时it以及it之后的迭代器都失效
    return 0;
}
2.删除操作导致迭代器失效
  • erase删除元素导致迭代器失效 ：当调用erase删除元素时，指向被删除元素以及其后的迭代器都会失效
cpp 复制代码 
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    auto it = vec.begin() + 1;  // 指向元素2
    vec.erase(it);  // 删除元素2
    // 此时it以及it之后的迭代器都失效，不能再使用
    return 0;
}
  • clear清空vector导致迭代器失效 ：clear函数会删除vector中的所有元素，所有迭代器都会失效
cpp 复制代码 
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    auto it = vec.begin();
    vec.clear();  // 清空vector
    // 此时it失效，不能再对it进行操作
    return 0;
}
3.其他操作导致迭代器失效
  • resize改变大小导致迭代器失效：如果resize后的大小小于当前大小，会删除后面多余的元素，指向被删除元素以及其后的迭代器都会失效；如果resize后的大小大于当前大小且触发了内存重新分配，所有迭代器都会失效。
cpp 复制代码 
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    auto it = vec.begin() + 1;
    vec.resize(1);  // 缩小vector大小
    // 此时it失效
    return 0;
}

汇总：

cpp 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
 vector<int> v{1,2,3,4,5,6};
 
 auto it = v.begin();
 
 // 将有效元素个数增加到100个，多出的位置使用8填充，操作期间底层会扩容
 // v.resize(100, 8);
 
 // reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数，操作期间可能会引起底层容量改变
 // v.reserve(100);
 
 // 插入元素期间，可能会引起扩容，而导致原空间被释放
 // v.insert(v.begin(), 0);
 // v.push_back(8);
 
 // 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变
 v.assign(100, 8);
 
 /*
 出错原因：以上操作，都有可能会导致vector扩容，也就是说vector底层原理旧空间被释放掉，
而在打印时，it还使用的是释放之间的旧空间，在对it迭代器操作时，实际操作的是一块已经被释放的
空间，而引起代码运行时崩溃。
 解决方式：在以上操作完成之后，如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，只需给it重新
赋值即可。
 */
 
while(it != v.end())
 {
 cout<< *it << " " ;
 ++it;
 }
 cout<<endl;


 int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
 vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
 // 使用find查找3所在位置的iterator
 vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
 // 删除pos位置的数据，导致pos迭代器失效。
 v.erase(pos);
 cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问
 return 0;
}

注意：Linux下，g++编译器对迭代器失效的检测并不是非常严格，处理也没有vs下极端。

cpp 复制代码 
// 1. 扩容之后，迭代器已经失效了，程序虽然可以运行，但是运行结果已经不对了
int main()
{
 vector<int> v{1,2,3,4,5};
 for(size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
 cout << v[i] << " ";
 cout << endl;
 auto it = v.begin();
 cout << "扩容之前，vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
 // 通过reserve将底层空间设置为100，目的是为了让vector的迭代器失效 
 v.reserve(100);
 cout << "扩容之后，vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
 
 // 经过上述reserve之后，it迭代器肯定会失效，在vs下程序就直接崩溃了，但是linux下不会
 // 虽然可能运行，但是输出的结果是不对的
 while(it != v.end())
 {
 cout << *it << " ";
 ++it;
 }
 cout << endl;
 return 0;
}
程序输出：
1 2 3 4 5
扩容之前，vector的容量为: 5
扩容之后，vector的容量为: 100
0 2 3 4 5 409 1 2 3 4 5


// 2. erase删除任意位置代码后，linux下迭代器并没有失效
// 因为空间还是原来的空间，后序元素往前搬移了，it的位置还是有效的
#include <vector>
#include <algorithm>
int main()
{
 vector<int> v{1,2,3,4,5};
 vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);
 v.erase(it);
 cout << *it << endl;
 while(it != v.end())
 {
 cout << *it << " ";
 ++it;
 }
 cout << endl;
 return 0;
}
程序可以正常运行，并打印：
4
4 5
 
// 3: erase删除的迭代器如果是最后一个元素，删除之后it已经超过end
// 此时迭代器是无效的，++it导致程序崩溃
int main()
{
 vector<int> v{1,2,3,4,5};
 // vector<int> v{1,2,3,4,5,6};
 auto it = v.begin();
 while(it != v.end())
 {
 if(*it % 2 == 0)
 v.erase(it);
 ++it;
 }
 for(auto e : v)
 cout << e << " ";
 cout << endl;
 return 0;
}
========================================================
// 使用第一组数据时，程序可以运行
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ g++ testVector.cpp -std=c++11
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ ./a.out
1 3 5
=========================================================
// 使用第二组数据时，程序最终会崩溃
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ vim testVector.cpp
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ g++ testVector.cpp -std=c++11
[sly@VM-0-3-centos 20220114]$ ./a.out
Segmentation fault

从上述三个例子中可以看到：SGI STL中，迭代器失效后，代码并不一定会崩溃，但是运行结果肯定不对，如果it不在begin和end范围内，肯定会崩溃的。

与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效

cpp 复制代码 
#include <string>
void TestString(){
迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。
{
 string s("hello");
 auto it = s.begin();
 // 放开之后代码会崩溃，因为resize到20会string会进行扩容
 // 扩容之后，it指向之前旧空间已经被释放了，该迭代器就失效了
 // 后序打印时，再访问it指向的空间程序就会崩溃
 //s.resize(20, '!');
 while (it != s.end())
 {
 cout << *it;
 ++it;
 }
 cout << endl;
 it = s.begin();
 while (it != s.end())
 {
 it = s.erase(it);
 // 按照下面方式写，运行时程序会崩溃，因为erase(it)之后
 // it位置的迭代器就失效了
 // s.erase(it); 
 ++it;
 }

迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。

2.vector深度剖析及模拟实现

2.1 std::vector的核心框架接口的模拟实现 aramae::vector

cpp 复制代码 
#pragma once
#include<assert.h>
#include<iostream>
using namespace std;
namespace aramae
{
	 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<int> v(10, 1);
		// vector<int> v(10u, 1);
		// vector<string> v1(10, "1111");

		 //构造函数
		 vector(size_t n, const T& val = T())
		 {
			 resize(n, val);
		 }

		 vector(int n, const T& val = T())
		 {
			 resize(n, val);
		 }

		 // 基于输入迭代器范围的向量构造函数
		 template <class InputIterator>
		 vector(InputIterator first, InputIterator last)
		 {
			 while (first != last)
			 {
				 push_back(*first);
				 ++first;
			 }
		 }

		 vector() {}

		// 拷贝构造函数
        //1.
		 vector(const vector<T>& v)
		 {
			 _start = new T[v.capacity()];

			 //memcpy(_start, v._start, sizeof(T)*v.size());
			 for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
			 {
				 _start[i] = v._start[i];
			 }
			 _finish = _start + v.size();
			 _endofstorage = _start + v.capacity();
		 }

		 //2.
		 //vector(const vector<T>& v)
			// :_start(nullptr)
			// , _finish(nullptr)
			// , _endofstorage(nullptr)
		 //{
			// reserve(v.capacity);
			// for (auto e : v)
			// {
			//	 push_back(e);
			// }
		 //}


		 void swap(vector<T>& v)
		 {
			 std::swap(_start, v._start);
			 std::swap(_finish, v._finish);
			 std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
		 }

		 // v1 = v2
		 vector<T>&  operator=(vector<T> v)
		 {
			 swap(v);
			 
			 return *this;
		 }

		 ~vector()
		 {
			 if (_start)
			 {
				 delete[] _start;

				 _start = _finish = _endofstorage = nullptr;
			 }
		 }

		 void reserve(size_t n)
		 {
			 if (n > capacity())
			 {
				 size_t sz = size();
				 T* tmp = new T[n];
				 if (_start)
				 {
					
					 //memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);
					 for (size_t i = 0; i < sz; i++)
					 {
						 tmp[i] = _start[i];
					 }

					 delete[] _start;
				 }

				 _start = tmp;
				 _finish = _start + sz;
				 _endofstorage = _start + n;
			 }
		 }

		 void resize(size_t n, const T& val = T())
		 {
			 if (n < size())
			 {
				 _finish = _start + n;
			 }
			 else
			 {
				 reserve(n);
				 while (_finish != _start + n)
				 {
					 *_finish = val;
					 ++_finish;
				 }
			 }
		 }


		 void push_back(const T& x)
		 {
			 /*if (_finish == _endofstorage)
			 {
				 size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
				 reserve(newcapacity);
			 }

			 *_finish = x;
			 ++_finish;*/
			 insert(end(), x);
		 }

		 void pop_back()
		 {
			 erase(--end());
		 }

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

		 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];
		 }

		 iterator insert(iterator pos, const T& x)
		 {
			 assert(pos > _start && pos < _finish);

			 if (_endofstorage == _finish)
			 {
				size_t len = pos - _start;
				size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
				reserve(newcapacity);

				// 解决pos迭代器失效问题
				pos = len + _start;

			 }

			 iterator end = _finish-1;
			 while (end > pos)
			 {
				 *(end + 1) = *end;
				 --end;
			 }
			 *pos = x;
			 ++_finish;

			 return pos;
		 }


		 iterator erase(iterator pos)
		 {
			 assert(pos >= _start && 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;
	 };


	 void print(const vector<int>& v)
	 {
		 for (auto e : v)
		 {
			 cout << e << " ";
		 }
		 cout << endl;
	 }
}
cpp 复制代码 
#include"vector.h"

using namespace aramae;
using namespace std;
void test_vector1()
{
	vector<int> v1;
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(4);
	v1.push_back(5);

	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	for (size_t i = 0; i < v1.size(); i++)
	{
		v1[i]++;
	}

	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	print(v1);
}

void test_vector2()
{
	vector<int> v1;
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(4);
	v1.push_back(5);
	v1.push_back(5);
	v1.push_back(5);
	v1.push_back(5);

	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	v1.insert(v1.begin(), 100);

	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	/*vector<int>::iterator p = v1.begin() + 3;
	v1.insert(p, 300);*/

	vector<int>::iterator p = v1.begin() + 3;
	//v1.insert(p+3, 300);

	// insert以后迭代器可能会失效(扩容)
	// 记住，insert以后就不要使用这个形参迭代器了，因为他可能失效了
	v1.insert(p, 300);

	// 高危行为
	// *p += 10;

	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test_vector3()
{
	vector<int> v1;
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(4);
	v1.push_back(5);
	v1.push_back(6);

	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	auto it = v1.begin();
	while (it != v1.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
		{
			it = v1.erase(it);
		}
		else
		{
			++it;
		}
	}

	//v1.erase(v1.begin());
	//auto it = v1.begin()+4;
	//v1.erase(it);

	//// erase以后，迭代器失效了，不能访问
	//// vs进行强制检查，访问会直接报错
	//cout << *it << endl;
	//++it;
	//cout << *it << endl;

	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test_vector4()
{
	vector<int> v;
	v.resize(10, 0);

	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;


	int i = 0;
	int j = int();
	int k = int(1);
}

void test_vector5()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);

	vector<int> v1(v);

	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	vector<int> v2;
	v2.resize(10, 1);

	v1 = v2;
	for (auto e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test_vector6()
{
	vector<string> v;
	v.push_back("111111111111111111");
	v.push_back("222222222222222222");
	v.push_back("333333333333333333");
	v.push_back("444444444444444444");
	v.push_back("555555555555555555");

	for (auto& e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	vector<string> v1(v);
	for (auto& e : v1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test_vector7()
{
	vector<int> v(10, 1);
	vector<string> v1(10, "1111");

	vector<int> v2(10, 1);



	// vector<int> v;

	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;


	vector<int> v3(v.begin(), v.end());
	for (auto e : v3)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	string str("hello world");
	vector<char> v4(str.begin(), str.end());
	for (auto e : v4)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	int a[] = { 16,2,77,29 };
	vector<int> v5(a, a + 4);
	for (auto e : v5)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}



int main()
{
	test_vector7();

	return 0;
}

2.2 使用memcpy拷贝问题

假设模拟实现的vector中的reserve接口中，使用memcpy进行的拷贝，以下代码会发生什么问题？

cpp 复制代码 
int main()
{
 bite::vector<bite::string> v;
 v.push_back("1111");
 v.push_back("2222");
 v.push_back("3333");
 return 0;
}

问题分析：

    1. memcpy是内存的二进制格式拷贝，将一段内存空间中内容原封不动的拷贝到另外一段内存空间中
    1. 如果拷贝的是内置类型的元素，memcpy既高效又不会出错，但如果拷贝的是自定义类型元素，并且自 定义类型元素中涉及到资源管理时，就会出错，因为memcpy的拷贝实际是浅拷贝。


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。

2.3 动态二维数组理解

cpp 复制代码 
// 以杨辉三角的前n行为例：假设n为5
void test2vector(size_t n)
{
     // 使用vector定义二维数组vv，vv中的每个元素都是vector<int>

        aramae::vector<aramae::vector<int>> vv(n);
 
     // 将二维数组每一行中的vecotr<int>中的元素全部设置为1
           for (size_t i = 0; i < n; ++i)
           vv[i].resize(i + 1, 1);
     // 给杨辉三角出第一列和对角线的所有元素赋值
     for (int i = 2; i < n; ++i)
       {
         for (int j = 1; j < i; ++j)
         {
             vv[i][j] = vv[i - 1][j] + vv[i - 1][j - 1];
         }
     }
}

aramae::vector<aramae::vector<int>> vv(n); 构造一个vv动态二维数组，vv中总共有n个元素，每个元素都是vector类 型的，每行没有包含任何元素，如果n为5时如下所示：

vv中元素填充完成之后，如下图所示：

使用标准库中vector构建动态二维数组时与上图实际是一致的。

**结语：**感谢相遇

/// 高山仰止，景行行止。虽不能至，心向往之 ///

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