STL中vector的使用以及模拟实现

vector：vector是一个动态增长的一个数组，它和数组是非常相似的。

vector与数组的区别在于空间运用的灵活性。

数组是静态空间，一旦配置了就不能改变，如果要增大空间，就需要重新开辟一个更大的空间，把原来数组的元素拷贝进去，然后在把原来的空间释放还给操作系统。

而vector是动态增长的，它会随着元素的增加而增大空间。

下面我们看一下vector的主要函数功能

判断容器的大小

int size() const:返回容器中元素的个数

int capacity() const:返回当前容器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

vector<int> arr(10, 5);
//声明一个初始大小为10且值都是5的对象.

cout << "该容器元素个数为：" << arr.size() << endl;

cout << "该容器当前最大容量为：" << arr.capacity() << endl;

cout << "该容器最大可以允许vector的元素数量为：" << arr.max_size() << endl;

运行结果为：

初始化

int main()
{
//声明一个int类型变量
vector<int> arr1;

//声明一个 初始化大小为5，且值都为10的对象
vector<int> arr2(5, 10);

//用对象arr1的第0个到第2个值初始化arr3;
vector<int> arr3(arr1.begin(), arr1.begin() + 3);

//利用一个vector对象初始化自己
vector<int> arr4(arr3);
return 0;

}

插入删除

int main()
{

vector<int> arr1;       //声明一个int类型变量
//插入
arr1.push_back(1);
arr1.push_back(2);
arr1.push_back(3);
arr1.push_back(4);

//输出
vector<int>::iterator it = arr1.begin();
while(it != arr1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;

//删除
arr1.pop_back();
arr1.pop_back();

//输出
vector<int>::iterator it1 = arr1.begin();
while (it1 != arr1.end())
{
cout << *it1 << " ";
++it1;
}
cout << endl;
system("pause");
return 0;

}

输出结果

resize()和reserve()

这是我们vector中相对重要的函数：

reserve()作用：

vector增容代价太大了，如果已知要插入多少数据就用reserve()。reserve()只改变capacity，但capacity只增加不减小，通过push_back增加size.

reserve()+push_back——顺序插入。

resize()作用：实现初始化（可以不按顺序）

resize()+operator[]：不按顺序初始化。

而resize()改变的是size和capacity，且capacity只增大不减小。

用代码验证一下

vector<int> arr1(5,2);
cout << "该容器元素个数为：" << arr1.size() << endl;
cout << "该容器当前最大容量为：" << arr1.capacity() << endl;

arr1.reserve(3);//改变capacity
cout << "该容器元素个数为：" << arr1.size() << endl;
cout << "该容器当前最大容量为：" << arr1.capacity() << endl;

arr1.reserve(8);//改变capacity
cout << "该容器元素个数为：" << arr1.size() << endl;
cout << "该容器当前最大容量为：" << arr1.capacity() << endl;

运行结果：



我们可以看到当我们减小capacity时，capacity不变

增大capacity时，capacity增大

所以这是reserve的特点。

下来看一下resize

vector<int> arr1(5,2);
vector<int>::iterator it = arr1.begin();
while (it != arr1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << "该容器元素个数为：" << arr1.size() << endl;
cout << "该容器当前最大容量为：" << arr1.capacity() << endl;
cout << endl;

arr1.resize(3);
vector<int>::iterator it1 = arr1.begin();
while (it1 != arr1.end())
{
cout << *it1 << " ";
++it1;
}
cout << "该容器元素个数为：" << arr1.size() << endl;
cout << "该容器当前最大容量为：" << arr1.capacity() << endl;
cout << endl;

arr1.resize(8,5);//8的位置为5
vector<int>::iterator it2 = arr1.begin();
while (it2 != arr1.end())
{
cout << *it2 << " ";
++it2;
}
cout << "该容器元素个数为：" << arr1.size() << endl;
cout << "该容器当前最大容量为：" << arr1.capacity() << endl;
cout << endl;

运行结果：



我们可以看到减小size时capacity不变，而增加size时capacity增大。

模拟实现vector

template <class T>
class Vecter
{
public:
typedef T* Iterator;
typedef const T* ConstIterator;
Vecter()
:_start(NULL)
, _finish(NULL)
, _endofstorage(NULL)
{}
inline size_t Size()//有循环调用，写为内联函数，减小开销
{
return _finish - _start;
}
inline size_t Capacity()
{
return _endofstorage - _start;
}
Iterator Begin()
{
return _start;
}
Iterator End()
{
return _finish;
}
ConstIterator Begin() const
{
return _start;
}

ConstIterator End() const
{
return _finish;
}

void Resize(size_t n, const T& val = T())
{
if (n > Capacity())
{
Expand(n);
}
size_t size = Size();
if (n < size)
{
_finish = _start+n;
}
else
{
for (size_t i = 0; i < n - size; i++)
{
PushBack(val);
}
}
}
void Reserve(size_t n)
{
Expand(n);
}
void Expand(size_t n)//增容
{
size_t capacity = Capacity();
size_t size = Size();
if (n < Capacity())
return;
T* tmp = new T
;//失败会抛异常
for (size_t i = 0; i < size; i++)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
_start = tmp;
_finish = _start + size;
_endofstorage = _start + n;
}

T& operator[](size_t index)
{
assert(index<Size());
return _start[index];
}
void PushBack(const T&x)//尾插
{
if (_finish == _endofstorage)//若相等则需要增容
{
size_t capacity = Capacity();
size_t n = capacity == 0 ? 3 : 2 * capacity;
Expand(n);
}
*_finish = x;
++_finish;
}
void PushFront(const T& x)//头插
{
if (_finish == _endofstorage)
{
size_t capacity = Capacity();
size_t n = capacity == 0 ? 3 : 2 * capacity;
Expand(n);
}
size_t end = Size();
while (end > 0)
{
_start[end] = _start[end - 1];
--end;
}
_start[0] = x;
++_finish;

}
void PopBack()//尾删
{
--_finish;
}
void PopFront()//头删
{
size_t i = 0;
while (i < Size()-1)
{
_start[i] = _start[i + 1];
++i;
}
--_finish;
}

void Print()
{
Vecter<int>::Iterator it = Begin();
while (it != End())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
}

protected:
Iterator _start;
Iterator _finish;//最后一个数据的下一个位置
Iterator _endofstorage;//空间的下一个位置

};