1. vector的介紹與使用

1.1 vector的構造

構造函數	接口說明
vector ();	無參構造
vector (size_type n, const value_type& val =value_type());	構造并初始化n個val
vector (const vector& x);	拷貝構造
vector (InputIterator first, InputIterator last);	使用迭代器進行初始化構造

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>int main()
{vector<int> v1; // 無參構造vector<int> v2(10, 1); // 構造并初始化10個1vector<int> v3(v2); // 拷貝構造vector<int> v4(v3.begin(), v3.end()); // 使用迭代器構造return 0;
}

1.2 vector iterator 的使用

iterator 的使用	接口說明
begin + end	獲取第一個數據位置的iterator/const_iterator， 獲取最后一個數據的下一個位置的iterator/const_iterator
rbegin + rend	獲取最后一個數據位置的reverse_iterator，獲取第一個數據前一個位置的reverse_iterator

int main()
{vector<int> v1; v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);for (auto it = v1.begin(); it != v1.end(); ++it){cout << *it << " ";}cout << endl;for (auto it = v1.rbegin(); it != v1.rend(); ++it) // 注意是++{cout << *it << " ";}cout << endl;return 0;
}

1.3 有關大小和容量的操作

容量空間	接口說明
size	獲取數據個數
capacity	獲取容量大小
empty	判斷是否為空
resize	改變vector的size
reserve	改變vector的capacity

• capacity的代碼在vs和g++下分別運行會發現，vs下capacity是按1.5倍增長的，g++是按2倍增長的。這個問題經常會考察，不要固化的認為，vector增容都是2倍，具體增長多少是根據具體的需求定義的。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。
• reserve只負責開辟空間，如果確定知道需要用多少空間，reserve可以緩解vector增容的代價缺陷問題。
• resize在開空間的同時還會進行初始化，影響size。

int main()
{size_t sz;vector<int> 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';}}return 0;
}

• vs：運行結果：vs下使用的STL基本是按照1.5倍方式擴容
  making foo grow:
  capacity changed: 1
  capacity changed: 2
  capacity changed: 3
  capacity changed: 4
  capacity changed: 6
  capacity changed: 9
  capacity changed: 13
  capacity changed: 19
  capacity changed: 28
  capacity changed: 42
  capacity changed: 63
  capacity changed: 94
  capacity changed: 141

• g++運行結果：linux下使用的STL基本是按照2倍方式擴容
  making foo grow:
  capacity changed: 1
  capacity changed: 2
  capacity changed: 4
  capacity changed: 8
  capacity changed: 16
  capacity changed: 32
  capacity changed: 64
  capacity changed: 128

1.4 vector 增刪查改

vector 增刪查改	接口說明
push_back	尾插
pop_back	尾刪
find	查找（這不是vector的成員函數）
insert	在pos之前插入val
erase	刪除pos位置的數據
swap	交換兩個vector的數據空間
operator[]	像數組一樣訪問

int main()
{vector<int> v;v.push_back(1); // 尾插v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it)cout << *it << ' ';cout << endl;v.pop_back(); // 尾刪for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it)cout << *it << ' ';cout << endl;auto pos = find(v.begin(), v.end(), 2); // 查找v.insert(pos, 5); // 插入for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it)cout << *it << ' ';cout << endl;pos = find(v.begin(), v.end(), 1);v.erase(pos); // 刪除vector<int> v1;for (auto it = v1.begin(); it != v1.end(); ++it)cout << *it << ' ';cout << endl;v.swap(v1); // 交換for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it)cout << *it << ' ';cout << endl;for (auto it = v1.begin(); it != v1.end(); ++it)cout << *it << ' ';cout << endl;cout << v1[2] << endl; //像數組一樣訪問return 0;
}

運行結果：

1.5 vector 迭代器失效問題（重點）

迭代器的主要作用就是讓算法能夠不用關心底層數據結構，其底層實際就是一個指針，或者是對指針進行了封裝，比如：vector的迭代器就是原生態指針T* 。因此迭代器失效，實際就是迭代器底層對應指針所指向的空間被銷毀了，而使用一塊已經被釋放的空間，造成的后果是程序崩潰(即如果繼續使用已經失效的迭代器，程序可能會崩潰)。

可能造成vector可能會導致其迭代器失效的操作有：

1. 引起底層空間改變的操作，都可能會導致迭代器失效，比如：resize、reserve、insert、assign、push_back等。（簡單來說，就是vector擴容問題，vector舊空間被釋放掉，又訪問了舊空間，很明顯是野指針問題）
   解決方法：完成上述操作之后，重新給 it 賦值就行。
2. 指定位置元素的刪除操作–erase
   被刪除元素之后的迭代器失效：所有指向被刪除元素及其之后元素的迭代器、指針或引用都會失效，因為這些元素的位置已經發生了移動。
   所以，你可以發現 erase 的返回值是一個迭代器，可以用以修正迭代器失效問題。
   值得一提的是 vs 和 g++ 的區別:
   vs 上因為檢查比較嚴格，所以迭代器失效會直接報錯，而 g++ 檢查并沒有那么嚴格，還是能輸出。
   • vs：
     
   • g++：
     
3. 其實 string 在擴容、刪除之后，也會出現迭代器失效的問題，但是其實大部分時候其實我們都是把它當成數組來處理。

1.6 vector 中二維數組的使用

int main()
{int n, m;cin >> n >> m;vector<vector<int>> vv(n, (vector<int>(m, 0)));return 0;
}

其實也好理解，<>號中存的是模板參數，而二維數組就是每個一維元素里存的都是一個一維數組，后面的 (n, vector(m, 0)) 就表示 n 個一維數組，這一維數組中的每個元素都是 m 個用 0 填充的一維數組。
當然，每個一維數組也可以用 reverse 重置大小，用以實現不規則數組。

2. vector 的模擬實現

vector 其實就只有三個指針而已：
_start：指向動態分配內存塊的起始位置（即首個元素的地址）
_finish：指向最后一個有效元素的下一個位置
_end_of_storage：指向當前分配內存塊的末尾地址

值得一講的地方有兩點，一點是拷貝構造和賦值重載的現代寫法，另一點是 vector 使用 memcpy 拷貝問題

2.1 拷貝構造和賦值重載的現代寫法

和 string 類一樣，先實現一個交換數據域的類內 swap 成員函數，再利用編譯器自己去構造一個我們要拷貝的對象，最后直接交換就可以了。

		void swap(vector<T>& v){std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);}// 現代寫法vector(const vector<T>& v){vector<T> tmp(v.begin(), v.end());swap(tmp);}vector<T>& operator=(vector<T> v){swap(v);return *this;}

2.2 memcpy 拷貝問題

memcpy是按字節去拷貝，是淺拷貝，但是因為 vector 本身具有我們在堆上申請的資源，需要深拷貝，此時使用 memcpy 就會出現問題了，所以這里我們并不能使用memcpy，而是需要自己手動實現深拷貝。

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

2.3 vector.h

前面說過模板最好不要進行頭源文件分離，因為這樣容易造成鏈接錯誤，所以這里代碼全都放在 vector.h 中。

#pragma once
#include <assert.h>
#include <iostream>
#include <list>namespace zkp
{template<class T>class vector{public:typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;vector() = default;//vector(const vector<T>& v)//{//	reserve(v.size());//	for (auto& e : v)//	{//		push_back(e);//	}	//}// 需要一個迭代器模板函數，存在著多種不同類型的迭代器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 (int i = 0; i < n; ++i){push_back(val);}}void clear(){_finish = _start;}/* 樸素寫法vector<T>& operator=(const vector<T>& v){if (this != &v){clear();reserve(v.size());for (auto& e : v){push_back(e);}}return *this;}*/void swap(vector<T>& v){std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);}// 現代寫法vector(const vector<T>& v){vector<T> tmp(v.begin(), v.end());swap(tmp);}vector<T>& operator=(vector<T> v){swap(v);return *this;}~vector(){if (_start){delete[] _start;_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;//cout << _start << " " << _finish << " " << _end_of_storage << endl;}}iterator begin(){return _start;}iterator end(){return _finish;}const_iterator begin() const{return _start;}const_iterator end() const{return _finish;}void reserve(size_t n){if (n > capacity()){size_t old_size = size();T* tmp = new T[n];//memcpy(tmp, _start, old_size * sizeof(T));for (size_t i = 0; i < old_size; i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;_start = tmp;_finish = tmp + old_size;_end_of_storage = tmp + n;}}void resize(size_t n, T val = T()){if (n < size()){_finish = _start + n;}else{reserve(n);while (_finish < _start + n){*_finish = val;++_finish;}}}size_t size() const{return _finish - _start;}size_t capacity() const{return _end_of_storage - _start;}bool empty() const{return _start == _finish;}void push_back(const T& x){// 擴容if (_finish == _end_of_storage){reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());}*_finish = x;++_finish;}void pop_back(){assert(empty());--_finish;}iterator insert(iterator pos, const T& x){if (_finish == _end_of_storage){size_t len = pos - _start;reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());pos = _start + len;}auto end = _finish - 1;while (end >= pos){*(end + 1) = *end;--end;}*pos = x;++_finish;return pos;}T& operator[](size_t i){assert(i < size());return _start[i];}const T& operator[](size_t i) const{assert(i < size());return _start[i];}private:iterator _start = nullptr;iterator _finish = nullptr;iterator _end_of_storage = nullptr;};template<class T>void print_vector(const vector<T>& v){// 規定，沒有實例化的類模板里面取東西，編譯器不能區分這里const_iterator// 是類型還是靜態成員變量// typename vector<T>::const_iterator it = v.begin();auto it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;}template<class Container>void print_container(const Container& v){/*auto it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;*/for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;}void test_vector1(){vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);for (size_t i = 0; i < v.size(); i++){cout << v[i] << " ";}cout << endl;auto it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;for (auto e : v){cout << e << " ";}cout << endl;print_vector(v);vector<double> vd;vd.push_back(1.1);vd.push_back(2.1);vd.push_back(3.1);vd.push_back(4.1);vd.push_back(5.1);print_vector(vd);}void test_vector2(){vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);//v.push_back(5);print_vector(v);v.insert(v.begin() + 2, 30);print_vector(v);int x;cin >> x;auto p = find(v.begin(), v.end(), x);if (p != v.end()){// insert以后p就是失效，不要直接訪問，要訪問就要更新這個失效的迭代器的值//v.insert(p, 40);//(*p) *= 10;p = v.insert(p, 40);(*(p + 1)) *= 10;}print_vector(v);}void test_vector3(){std::vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);print_container(v);// 刪除所有的偶數auto it = v.begin();while (it != v.end()){if (*it % 2 == 0){it = v.erase(it);}else{++it;}}print_container(v);}void test_vector4(){int i = int();int j = int(1);int k(2);vector<int> v;v.resize(10, 1);v.reserve(20);print_container(v);cout << v.size() << endl;cout << v.capacity() << endl;v.resize(15, 2);print_container(v);v.resize(25, 3);print_container(v);v.resize(5);print_container(v);}void test_vector5(){vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);print_container(v1);vector<int> v2 = v1;print_container(v2);vector<int> v3;v3.push_back(10);v3.push_back(20);v3.push_back(30);v1 = v3;print_container(v1);print_container(v3);}void test_vector6(){vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);v1.push_back(4);v1.push_back(4);vector<int> v2(v1.begin(), v1.begin() + 3);print_container(v1);print_container(v2);list<int> lt;lt.push_back(10);lt.push_back(10);lt.push_back(10);lt.push_back(10);vector<int> v3(lt.begin(), lt.end());print_container(lt);vector<string> v4(10, "111111111");print_container(v4);vector<int> v5(10);print_container(v5);vector<int> v6(10, 1);print_container(v6);vector<int> v7(10, 1);print_container(v7);}void test_vector7(){vector<string> v;v.push_back("11111111111111111111");v.push_back("11111111111111111111");v.push_back("11111111111111111111");v.push_back("11111111111111111111");print_container(v);v.push_back("11111111111111111111");print_container(v);}
}