C++中vector的模拟实现

一、vector.h

#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>
#include<string>
namespace bit
{
	template<class T>
	class vector
	{
	public:
		// Vector的迭代器是一个原生指针
		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;
		}
		// construct and destroy
		vector()
			:_start(nullptr),_finish(nullptr),_endOfStorage(nullptr)
		{}
		vector(int n, const T& value = T())
		{
			reserve(n);
			for (size_t i = 0; i < n; i++)
			{
				push_back(value);
			}
		}
		template<class InputIterator>
		vector(InputIterator first, InputIterator last)
		{
			while (first != last)
			{
				push_back(*first);
				first++;
			}
		}
		vector(const vector<T>& v)
		{
			reserve(v.capacity());
			for (auto& e : v)
			{
				push_back(e);
			}
		}
		vector<T>& operator= (vector<T> v)
		{
			swap(v);
			return *this;
		}
		~vector()
		{
			delete[] _start;
			_start = _finish = _endOfStorage = nullptr;
		}
		// capacity
		size_t size() const
		{
			return _finish - _start;
		}
		size_t capacity() const
		{
			return _endOfStorage - _start;
		}
		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > capacity())
			{
				T* tmp = new T[n];
				size_t old_size = size();
				//memcpy(tmp, _start, size() * sizeof(T));  //如果用memcpy，string等类的拷贝是浅拷贝，_start析构会将空间释放掉
				for (size_t i = 0; i < old_size; i++)
				{
					tmp[i] = _start[i];//string类或其他类的赋值是深拷贝
				}
				delete[] _start;
				_start = tmp;
				_finish = tmp + old_size;
				_endOfStorage = tmp + n;
			}
		}
		void resize(size_t n, const T& value = T())
		{
			if (n > size())
			{
				reserve(n);
				while (_finish < _start + n)
				{
					*_finish = value;
					_finish++;
				}
			}
			else
			{
				_finish = _start + n;
			}
		}
		///access///
		T& operator[](size_t pos)
		{
			assert(pos < size());
			return _start[pos];
		}
		const T& operator[](size_t pos)const
		{
			assert(pos < size());
			return _start[pos];
		}
		///modify/
		void push_back(const T& x)
		{
			insert(end(), x);
		}
		void pop_back()
		{
			erase(--end());
		}
		void swap(vector<T>& 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 >= _start && pos <= _finish);
			if (_finish == _endOfStorage)
			{
				size_t len = pos - _start;
				reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
				pos = _start + len;
			}
			iterator it = _finish - 1;
			while (it >= pos)
			{
				*(it + 1) = *it;
				it--;
			}
			*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; // 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
	};

	// 函数模板
	template<class T>
	void print_vector(const vector<T>& v)
	{
		for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
		{
			std::cout << v[i] << " ";
		}
		std::cout << std::endl;

		//typename vector<T>::const_iterator it = v.begin();
		/*auto it = v.begin();
		while (it != v.end())
		{
			cout << *it << " ";
			++it;
		}
		cout << endl;

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

	void test_vector1()
	{
		std::cout << "--------------------------test_vactor1()--------------------------" << std::endl;
		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);
		print_vector(v1);

		vector<double> v2;
		v2.push_back(1.1);
		v2.push_back(2.2);
		v2.push_back(3.1);
		print_vector(v2);

		v2.insert(v2.begin(), 11.11);
		print_vector(v2);

		v2.insert(v2.begin(), 11.11);
		print_vector(v2);

		v2.insert(v2.begin(), 11.11);
		print_vector(v2);

		v2.insert(v2.begin(), 11.11);
		print_vector(v2);

		v2.insert(v2.begin(), 11.11);
		print_vector(v2);

		v2.erase(v2.begin());
		print_vector(v2);

		v2.erase(v2.begin() + 4);
		print_vector(v2);

		/*for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
		{
			cout << v[i] << " ";
		}
		cout << endl;

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

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

	void test_vector2()
	{
		std::cout << "--------------------------test_vactor2()--------------------------" << std::endl;
		int i = 1;
		int j = int();
		int k = int(2);

		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);
		print_vector(v1);

		v1.resize(10);
		print_vector(v1);

		v1.resize(3);
		print_vector(v1);
	}

	void test_vector3()
	{
		std::cout << "--------------------------test_vactor3()--------------------------" << std::endl;
		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);
		print_vector(v1);

		vector<int> v2(v1);
		print_vector(v2);
	}

	void test_vector4()
	{
		std::cout << "--------------------------test_vactor4()--------------------------" << std::endl;
		vector<int> v1(10, 1);
		print_vector(v1);
	}

	void test_vector5()
	{
		std::cout << "--------------------------test_vactor5()--------------------------" << std::endl;
		vector<std::string> v;
		v.push_back("11111");
		v.push_back("22222");
		v.push_back("33333");
		v.push_back("44444");
		v.push_back("55555");
		for (auto e : v)
		{
			std::cout << e << " ";
		}
	}

	void test_vector6()
	{
		std::cout << "--------------------------test_vactor6()--------------------------" << std::endl;
		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(6);
		v1.push_back(7);
		v1.push_back(8);
		print_vector(v1);

		vector<int>::iterator it = v1.begin() + 3;
		v1.insert(it, 40);
		print_vector(v1);

		std::cout << *it << std::endl;//输出随机值，因为insert后迭代器失效,it失效后就不要使用了。
	}

	void test_vector7()
	{
		std::cout << "--------------------------test_vactor7()--------------------------" << std::endl;
		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(5);
		v1.push_back(4);

		//删除偶数 -- 迭代器失效后，不要直接使用，如果要使用按规则重新更新后使用
		vector<int>::iterator it = v1.begin();
		while (it != v1.end())
		{
			if (*it % 2 == 0)
			{
				it = v1.erase(it);
			}
			else
			{
				++it;
			}
		}
		print_vector(v1);
	}
}

二、test.cpp

#include"vector.h"
using namespace bit;
int main()
{
	//test_vector1();
	//test_vector2();
	//test_vector3();
	//test_vector4();
	//test_vector5();
	//test_vector6();
	//test_vector7();
	return 0;
}

三、注意事项

在reserve函数中要注意不要使用memcpy函数

在使用迭代器时要注意迭代器的失效问题（如test_vector6()和test_vector7()中的演示）

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