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C++第二十二弹---vector深度剖析及模拟实现(下)

2 人参与  2024年10月12日 18:40  分类 : 《随便一记》  评论

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目录

1、容量操作

2、内容修改操作

3、打印函数

4、迭代器失效

4.1、什么是迭代器失效

4.2、哪些操作会引起迭代器失效

总结


1、容量操作

size()、capacity()

获取容器的有效数据个数(连续内存空间的指针相减计算的就是间隔的元素个数)分配给当前空间的大小,以元素个数表示。

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

 reserve(size_t n)

扩容。如果n大于当前容量则扩容,小于等于当前容量则不处理。

void reserve(size_t n)//将容量个数扩大到n{if (n > capacity())//大于容量才扩容{size_t old_size = size();T* tmp = new T[n];memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());delete[] _start;//加[]_start = tmp;//_finish = _start + size();//_start的地址改变了 size()结果变化_finish = _start + old_size;_endofstorage = _start + n;}}

这里我们开空间完成的是一个深拷贝的过程用 memcpy 将旧数组中的数据拷贝到新数组,但是memcpy 在这里基于字节的拷贝,即浅拷贝,那么,如果我们vector实例化为string类,这里string类进行浅拷贝会涉及到二次释放等问题。

解决办法:

通过一个循环,使用赋值操作符(自定义类型会调用赋值操作符重载)逐个拷贝旧数组中的元素到新数组。

void reserve(size_t n)//将容量个数扩大到n{if (n > capacity())//大于容量才扩容{size_t old_size = size();T* tmp = new T[n];for (size_t i = 0; i < old_size; i++){tmp[i] = _start[i];//调用赋值操作符重载,深拷贝}delete[] _start;//加[]_start = tmp;//_finish = _start + size();//_start的地址改变了 size()结果变化_finish = _start + old_size;_endofstorage = _start + n;}}

 注意:

需要提前计算原空间的大小,防止后面计算的大小是错误的,因为扩容的时候_start指针会修改指向,而_finish还指向原空间。

resize(size_t n)

调整容器的大小,使其包含n个元素。

如果n小于当前容器大小,则内容将减少到其前n个元素,删除超出的元素(并销毁它们)。

如果n大于当前容器大小,则通过在末尾插入所需数量的元素来扩展内容,以达到n的大小。如果指定了val,则将新元素初始化为val,否则初始化为缺省值。

如果n也大于当前容器容量,则自动重新分配所分配的存储空间。

void resize(size_t n,const T& val=T())//将容量修改为n个,并初始化为val{if (n > capacity()){//扩容reserve(n);while (_finish < _start + n){*_finish = val;++_finish;}}else{//删除_finish = _start + n;//更改_finish位置即可,一般不缩容}}

注意:

当 n 小于当前容量时,只需修改 _finish 指向即可,一般情况不缩容,如需缩容,可以调用shrink_to_fit()缩容函数。

2、内容修改操作

push_back()

尾插数据。即在_finish位置插入数据,在插入数据之前需要判断空间是否已满。

void push_back(const T& val){if (_finish == _endofstorage)//扩容{reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());}*_finish = val;++_finish;}

 pop_back()

尾删数据(有数据才能删)。删除最后一个数据,修改_finish指向即可。

void pop_back(){assert(!empty());--_finish;}

empty()

判断容器是否为空(判断_start与_finish指向是否一致),为空返回true,否则返回false。 

bool empty(){return _start == _finish;}

insert() 

在pos位置插入数据。

1.使用断言保证在[_start,_finish]区间插入数据

2.判断是否需要扩容,扩容则可能出现迭代器失效情况,则需要提前计算pos 位置与 _start之间的距离。

3.将[pos,_finish)之间的数据都向后挪动一步,再pos位置插入数据。

4.最后返回新的pos位置。

iterator insert(iterator pos, const T& val)//在pos位置插入val{assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);//扩容if (_finish == _endofstorage){size_t len = pos - _start;//标记pos与原数组起点的长度reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());pos = _start + len;//扩容_start的指向修改,pos也需修改}//移动数据iterator it = _finish - 1;while (it >= pos){*(it + 1) = *it;--it;}//填充数据*pos = val;++_finish;    return pos;//返回新的pos位置}

 erase()

删除pos位置的数据。

1.使用断言保证在[_start,_finish)区间删除数据,此处跟插入不同,不能删除_finsih位置数据

2.将[pos + 1,_finish)之间的数据都向前挪动一步。

iterator erase(iterator pos)//删除pos位置数{assert(pos >= _start);assert(pos < _finish);//iterator it = pos;iterator it = pos + 1;while (it < _finish){//*it = *(it + 1);//it = pos; 越界*(it - 1) = *it;it++;}--_finish;return pos;}

erase 返回值是一个迭代器,指向原来pos位置的下一个位置,即删除操作之后的pos位置。

push_back()  pop_back()

尾插和尾删函数,使用insert()和erase()函数调用。

void push_back(const T& val){insert(end(), val);//在end()位置插入数据}void pop_back(){erase(end() - 1);//删除end()前面位置数据}

3、打印函数

print_vector()

打印vector容器的数据(任意类型)。

template<class T>//函数模板void print_vector(const vector<T>& v){//前面加typename则没有问题,表示iterator是一个类型//typename vector<T>::iterator it = v.begin();auto it = v.begin();//此处使用auto则可以避免此问题while (it != v.end()){cout << *it << " ";it++;//指向下一个位置}cout << endl;}

 注意:

显示访问迭代器时,需要在前面加关键字typename保证iterator是一个类型,或者直接使用auto。

4、迭代器失效

4.1、什么是迭代器失效

迭代器的作用: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。

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)。我们可以从以下三步进行分析:

[1]迭代器的本质就是指针迭代器失效就是指针失效。[2]指针失效指针指向的空间是非法的。[3]指针指向非法空间:指向了被释放的空间 或者 越界访问 。

4.2、哪些操作会引起迭代器失效

所有可能会引起扩容的操作都可能会导致迭代器失效。如:resize、reserve、insert、assign、push_back等  --------------  野指针引起的迭代器失效指定位置的插入和删除都会都可能会导致迭代器失效。如: insert 、erase -----------------   迭代器指向的位置意义发生改变

注意:

上述可能会引起迭代器失效的问题,代码中基本已经解决,如果uu们发现解决的有问题可以私信博主喔!!!

总结


本篇博客就结束啦,谢谢大家的观看,如果公主少年们有好的建议可以留言喔,谢谢大家啦!


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