【C++】——vector模拟实现和迭代器失效问题
文章目录
- 模拟实现
- vector基本成员变量
- vector的构造与析构
- vector迭代器
- vector容量
- vector元素访问
- vector修改操作
- vector迭代器失效问题
- 什么是迭代器失效
- 1.插入元素导致迭代器失效
- 2.删除元素导致迭代器失效
- 3.重新分配空间导致迭代器失效
- 如何解决迭代器失效问题
模拟实现
vector基本成员变量
namespace sg
{
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
private:
iterator _start = nullptr;
iterator _finish = nullptr;
iterator _end_of_storage = nullptr;
}
};
这里我把成员改成与迭代器相关,更方便我们接下来的使用
vector的构造与析构
//构造函数
vector(const vector<T>& v)
{
reserve(v.size()); // 开辟一个空间
for (auto& e : v)
{
push_back(e);
}
}
//析构函数
~vector()
{
if (_start) // 如果_start不为空就析构
{
delete[] _start;
_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;
}
}
vector迭代器
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator begin() const
{
return _start;
}
const_iterator end() const
{
return _finish;
}
vector容量
bool empty()
{
return _start == _finish;
}
void reserve(size_t n)
{
size_t old_size = size();
T* tmp = new T[n];
memcpy(tmp, _start, size() * sizeof(T));
delete[] _start;
_start = tmp;
_finish = tmp + old_size;
_end_of_storage = _start + n;
}
size_t size()
{
return _finish - _start;
}
size_t capacity()
{
return _end_of_storage - _start;
}
void resize(size_t n, T val = T())
{
if (n < size())
{
_finish = _start + n;
}
else
{
reserve(n);
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = val;
++_finish;
}
}
}
vector元素访问
T& operator[](size_t i)
{
assert(i < size());
return _start[i];
}
vector修改操作
void push_back(const T& x)
{
if (_finish == _end_of_storage)
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
}
*_finish = x;
_finish++;
}
void pop_back()
{
assert(!empty());
--_finish;
}
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
//扩容
if (_finish == _end_of_storage)
{
size_t len = pos - _start;
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
pos = _start + len;
}
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)
{
*(end + 1) = *end;
--end;
}
*pos = x;
++_finish;
return pos;
}
void erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
iterator it = pos + 1;
while (it != end())
{
*(it - 1) = *it;
++it;
}
--_finish;
}
vector迭代器失效问题
迭代器失效的本质是因为vector的内存管理机制和对动态数组的封装方式。vector的某些操作会导致其底层数组的重新分配,所以原有的迭代器会失效。
什么是迭代器失效
迭代器失效的常见情况:
- 插入元素:在vector末尾插入元素,除了指向最后一个元素的迭代器以外,其他迭代器依旧有效
如果在其他位置插入,则指向该插入位置的迭代器和其之后的所有迭代器失效- 删除元素:删除元素后,被删除和删除之后的所有迭代器都会失效
- 重新分配:当vector的大小超过当前容量时,它可能分配需要更大的空间进行存储元素,这种重新分配会导致所有迭代器、指针、引用失效
注意:vector的迭代器失效也和编译器环境有关,有关指报错和运行。在Linux下,g++对于迭代器失效的检查就没这么严格,一般迭代器失效也还能运行,不过运行结果会出错。
1.插入元素导致迭代器失效
int main()
{
vector<int> v1{ 1,2,3,4,5 };
auto it = v1.begin();
v1.insert(v1.begin(), 99); // 在第一个位置插入元素
while (it != v1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
return 0;
}
插入和删除同理,这里我已删除为例
2.删除元素导致迭代器失效
int main()
{
vector<int> v1{ 1,2,3,4,5 };
auto it = v1.begin();
v1.erase(v1.begin()); // 删除第一个元素
while (it != v1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
return 0;
}
3.重新分配空间导致迭代器失效
int main()
{
vector<int> v1{ 1,2,3,4,5 };
auto it = v1.begin();
v1.resize(20, 10); // 容量不够,重新分配空间,又叫异地扩容
while (it != v1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
return 0;
}
如何解决迭代器失效问题
string迭代器失效原因和vector异地扩容类似,需要注意。
解决办法:在使用前重新赋值
int main()
{
vector<int> v1{ 1,2,3,4,5 };
auto it = v1.begin();
v1.resize(20, 10); // 容量不够,重新分配空间,又叫异地扩容
it = v1.begin(); // 使用前重新赋值
while (it != v1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
return 0;
}