建构网站西安,怎么做网站流量赚钱吗,重庆建筑证书查询网站,小程序开发平台官网入口W...Y的主页 #x1f60a;
代码仓库分享 #x1f495; #x1f354;前言#xff1a;
我们学习了STL中的string以及其所有重要接口并进行了模拟实现#xff0c;但是STL中包含的内容不止于此。学习了string之后继续学习STL中的vector#xff0c;学习成本会大大降低#…
W...Y的主页
代码仓库分享 前言
我们学习了STL中的string以及其所有重要接口并进行了模拟实现但是STL中包含的内容不止于此。学习了string之后继续学习STL中的vector学习成本会大大降低因为他们非现类似现在就让我们进入vector的世界中吧
目录
vector的介绍及使用
vector的介绍
vector的使用 vector的定义
vector iterator 的使用
vector 空间增长问题
vector 增删查改 编辑
vector的深度剖析以及模拟实现
vector类的创建以及构造函数与析构函数 迭代器相关模拟实现 容量相关模拟实现
元素访问相关模拟实现
vector的修改操作模拟实现 vector 迭代器失效问题
赋值重载函数的模拟 vector的介绍及使用
vector的介绍 1. vector是表示可变大小数组的序列容器。 2. 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。 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。
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。 vector的定义
(constructor)构造函数声明 接口说明vector()重点 无参构造vectorsize_type n, const value_type val value_type()构造并初始化n个valvector (const vector x); 重点 拷贝构造vector (InputIterator first, InputIterator last); 使用迭代器进行初始化构造 这些vector定义参数全都是被typedef的内容我们应该了解每个参数的含义 下面演示以下如何使用构造函数与拷贝构造函数
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include iostream
using namespace std;
#include vector// vector的构造int TestVector1()
{// constructors used in the same order as described above:vectorint first; // empty vector of intsvectorint second(4, 100); // four ints with value 100vectorint third(second.begin(), second.end()); // iterating through secondvectorint fourth(third); // a copy of third// 下面涉及迭代器初始化的部分我们学习完迭代器再来看这部分// the iterator constructor can also be used to construct from arrays:int myints[] { 16,2,77,29 };vectorint fifth(myints, myints sizeof(myints) / sizeof(int));cout The contents of fifth are:;for (vectorint::iterator it fifth.begin(); it ! fifth.end(); it)cout *it;cout \n;return 0;
}这里要强调一下迭代器构造函数我们一般看到的类型是iterator类型的而模板这里的模板参数给予的是inputiterator并且给与class模板
迭代器也是分类型的不仅仅只有string、vector迭代器还有其他的迭代器。所以我们可以传入不同的迭代器对vector进行初始化操作。数组就是一个非常好的例子在上述例子中我们也体现出不同迭代器对vector的初始化。
vector iterator 的使用
iterator的使用接口说明begin end重点获取第一个数据位置的iterator/const_iterator 获取最后一个数据的下一个位置 的iterator/const_iteratorrbegin rend获取最后一个数据位置的reverse_iterator获取第一个数据前一个位置的 reverse_iterator 迭代器都是左闭右开的区间。
void PrintVector(const vectorint v)
{// const对象使用const迭代器进行遍历打印vectorint::const_iterator it v.begin();while (it ! v.end()){cout *it ;it;}cout endl;
}void TestVector2()
{// 使用push_back插入4个数据vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);// 使用迭代器进行遍历打印vectorint::iterator it v.begin();while (it ! v.end()){cout *it ;it;}cout endl;// 使用迭代器进行修改it v.begin();while (it ! v.end()){*it * 2;it;}// 使用反向迭代器进行遍历再打印// vectorint::reverse_iterator rit v.rbegin();auto rit v.rbegin();while (rit ! v.rend()){cout *rit ;rit;}cout endl;PrintVector(v);
}上述代码我们使用迭代器对vector进行了正向与反向的遍历打印很好的说明了迭代器的使用。我们也可以使用[]重载进行遍历但这里我们不推荐使用因为下标访问对底层逻辑是数组的可以进行访问但是在后面的链表、树中就不能了我们要尽早习惯使用迭代器。
vector 空间增长问题
容量空间 接口说明size获取数据个数capacity获取容量大小empty判断是否为空resize改变vector的sizereserve改变vector的capacity
vector这些接口与string是一模一样只要学会使用string的接口vector的这些接口也不再话下
void TestVector3()
{vectorint v;// set some initial content:for (int i 1; i 10; i)v.push_back(i);v.resize(5);v.resize(8, 100);v.resize(12);cout v contains:;for (size_t i 0; i v.size(); i)cout v[i];cout \n;
}// 测试vector的默认扩容机制
// vs按照1.5倍方式扩容
// linux按照2倍方式扩容
void TestVectorExpand()
{size_t sz;vectorint v;sz v.capacity();cout making v grow:\n;for (int i 0; i 100; i) {v.push_back(i);if (sz ! v.capacity()) {sz v.capacity();cout capacity changed: sz \n;}}
}// 往vecotr中插入元素时如果大概已经知道要存放多少个元素
// 可以通过reserve方法提前将容量设置好避免边插入边扩容效率低
void TestVectorExpandOP()
{vectorint v;size_t sz 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 (int i 0; i 100; i) {v.push_back(i);if (sz ! v.capacity()){sz v.capacity();cout capacity changed: sz \n;}}
}vector的扩容与string的扩容机制是一样的都是vs下是1.5倍扩容增长Linux下是2倍增长。 vector中有一个函数接口我们可以有所了解这个函数是用来缩容的。如果size的大小为8而capacity的大小为80我们可以使用shrink_to_fit函数进行缩容。但是我们不建议缩容因为会进行空间的深拷贝以及析构。有所了解即可。
注意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。
vector 增删查改
vector增删查改接口说明 push_back 尾插pop_back尾删find查找。注意这个是算法模块实现不是vector的成员接口insert在position之前插入valerase删除position位置的数据swap交换两个vector的数据空间operator[]像数组一样访问 insert与erase中与string有区别在string中支持使用下标进行访问而在vector中只支持迭代器进行访问。
find查找函数在vector中是没有的而包含在algorithm头文件中 这样我们每次使用find都必须包含算法头文件但是find函数是一个模板函数所以只要是迭代器无论是什么类型的都可以进行复用
剩下的接口与string是一样的使用起来非常简单下面是演示代码
// 尾插和尾删push_back/pop_back
void TestVector4()
{vectorint v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);auto it v.begin();while (it ! v.end()) {cout *it ;it;}cout endl;v.pop_back();v.pop_back();it v.begin();while (it ! v.end()) {cout *it ;it;}cout endl;
}// 任意位置插入insert和erase以及查找find
// 注意find不是vector自身提供的方法是STL提供的算法
void TestVector5()
{// 使用列表方式初始化C11新语法vectorint v{ 1, 2, 3, 4 };// 在指定位置前插入值为val的元素比如3之前插入30,如果没有则不插入// 1. 先使用find查找3所在位置// 注意vector没有提供find方法如果要查找只能使用STL提供的全局findauto pos find(v.begin(), v.end(), 3);if (pos ! v.end()){// 2. 在pos位置之前插入30v.insert(pos, 30);}vectorint::iterator it v.begin();while (it ! v.end()) {cout *it ;it;}cout endl;pos find(v.begin(), v.end(), 3);// 删除pos位置的数据v.erase(pos);it v.begin();while (it ! v.end()) {cout *it ;it;}cout endl;
}// operator[]index 和 C11中vector的新式forauto的遍历
// vector使用这两种遍历方式是比较便捷的。
void TestVector6()
{vectorint v{ 1, 2, 3, 4 };// 通过[]读写第0个位置。v[0] 10;cout v[0] endl;// 1. 使用for[]小标方式遍历for (size_t i 0; i v.size(); i)cout v[i] ;cout endl;vectorint swapv;swapv.swap(v);cout v data:;for (size_t i 0; i v.size(); i)cout v[i] ;cout endl;// 2. 使用迭代器遍历cout swapv data:;auto it swapv.begin();while (it ! swapv.end()){cout *it ;it;}// 3. 使用范围for遍历for (auto x : v)cout x ;cout endl;
}
vector的深度剖析以及模拟实现
要实现vector我们先要从STL中了解vector的底层逻辑。
上图就是vector在STL中的源代码其中就有许多不知名的参数在vector中的使用我们也能看到为了更好的理解这些都是被typedef的。接下来我们可以看到类中的参数并不是我们以前学习到的T* tmp、int size以及int capacity而是用三个指针进行的分别是start、finish以及end_of_storage所体现的。
这三个指针分别代表着首指针内容尾部指针以及空间尾部指针与size、capacity有着密切的关联这样说还不够明显我们接着往下看。 vector中的size与capacity函数的源代码就是将提供私有成员进行相减得到的大小。我们就可以理解其中的start、finish、end_of_storage的指向了。 其实大体的结构没有改变只是使用指针去定义vector中的各种数据。
现在我们就可以进行vector的模拟实现了。
vector类的创建以及构造函数与析构函数
#pragma once#include iostream
using namespace std;
#include assert.hnamespace why
{templateclass Tclass vector{public:// Vector的迭代器是一个原生指针typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;///// 构造和销毁vector(): _start(nullptr), _finish(nullptr), _endOfStorage(nullptr){}vector(size_t n, const T value T()): _start(nullptr), _finish(nullptr), _endOfStorage(nullptr){reserve(n);while (n--){push_back(value);}}/** 理论上将提供了vector(size_t n, const T value T())之后* vector(int n, const T value T())就不需要提供了但是对于* vectorint v(10, 5);* 编译器在编译时认为T已经被实例化为int而10和5编译器会默认其为int类型* 就不会走vector(size_t n, const T value T())这个构造方法* 最终选择的是vector(InputIterator first, InputIterator last)* 因为编译器觉得区间构造两个参数类型一致因此编译器就会将InputIterator实例化为int* 但是10和5根本不是一个区间编译时就报错了* 故需要增加该构造方法*/vector(int n, const T value T()): _start(new T[n]), _finish(_startn), _endOfStorage(_finish){for (int i 0; i n; i){_start[i] value;}}// 若使用iterator做迭代器会导致初始化的迭代器区间[first,last)只能是vector的迭代器// 重新声明迭代器迭代器区间[first,last)可以是任意容器的迭代器templateclass InputIteratorvector(InputIterator first, InputIterator last){while (first ! last){push_back(*first);first;}}~vector(){if (_start){delete[] _start;_start _finish _endOfStorage nullptr;}}//拷贝构造函数vector(const vectorT v): _start(nullptr), _finish(nullptr), _endOfStorage(nullptr){reserve(v.capacity());iterator it begin();const_iterator vit v.cbegin();while (vit ! v.cend()){*it *vit;}_finish it;}private:iterator _start; // 指向数据块的开始iterator _finish; // 指向有效数据的尾iterator _endOfStorage; // 指向存储容量的尾};
}
这是vector常见的构造函数与析构函数。
无参默认函数非常简单而第二种构造函数是将一种类型的内容进行n个初始化那为什么在模拟构造时要写两个此类函数构成重载吗不是多此一举
因为假如不写重载就会与第三个迭代器类模板冲突因为我们传入的参数很可能是两个int类型的值我们用户本意是将n个int类型的值进行初始化但是两个int值会与更匹配的模板进行结合导致非法间接寻址所以我们必须要重载一个int型。 迭代器相关模拟实现
iterator begin(){return _start;}iterator end(){return _finish;}const_iterator cbegin() const{return _start;}const_iterator cend() const{return _finish;}容量相关模拟实现 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// 这里直接使用memcpy会有问题吗同学们思考下//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;}} reserve函数是扩容函数在复用的时候肯定会遇到异地扩容的情况所以我们必须进行深拷贝处理使用memcpy可以解决一些普通变量的拷贝比如int、double等等。但是面对复杂的内容就无法解决所以我们必须使用赋值进行拷贝。
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
int main()
{bite::vectorbite::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 2. 如果拷贝的是自定义类型的元素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。
我们必须打好reserve的基础这个扩容在后面的许多函数都必须要用我们必须创建好。
resize的函数算法与string中的算法原理相同。
元素访问相关模拟实现
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);}
在不改变内容的情况下我们必须考虑有const的所以必须进行函数重载。
vector的修改操作模拟实现
void push_back(const T x) { insert(end(), x); }void pop_back() { erase(end() - 1); }void swap(vectorT v){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;}
在创建insert与erase函数时我们都会遇到一种问题迭代器失效。 vector 迭代器失效问题
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 1. 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。
#include iostream
using namespace std;
#include vector
int main()
{
vectorint 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;
}
coutendl;
return 0;
}
指定位置元素的删除操作--erase
#include iostream
using namespace std;
#include vector
int main()
{
int a[] { 1, 2, 3, 4 };
vectorint v(a, a sizeof(a) / sizeof(int));
// 使用find查找3所在位置的iterator
vectorint::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;
} erase删除pos位置元素后pos位置之后的元素会往前搬移没有导致底层空间的改变理论上讲迭代器不应该会失效但是如果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。因此删除vector中任意位置上元素时vs就认为该位置迭代器失效了。
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。
迭代器失效解决办法在使用前对迭代器重新赋值即可。
赋值重载函数的模拟
void swap(vectorT v){std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);}
vectorT operator(vectorT v){swap(v);return *this;}
我们可以偷个懒将拷贝好的内容直接进行交换即可实现赋值的作用。
以上我们将vector与vector的模拟实现全部完成。相信大家看完这篇博客可以对vector有更深的理解。
创作不易希望大家多多支持
