C++（七、vector 模拟实现）

vector的介绍

1. vector是表示可变大小数组的序列容器。
2. 就像数组一样，vector也采用的连续存储空间来存储元素。也就是意味着可以采用下标对vector的元素 进行访问，和数组一样高效。但是又不像数组，它的大小是可以动态改变的，而且它的大小会被容器自 动处理。
3. 本质讲，vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组需要被重新分配大小 为了增加存储空间。其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是 一个相对代价高的任务，因为每当一个新的元素加入到容器的时候，vector并不会每次都重新分配大 小。
4. vector分配空间策略：vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，因为存储空间比实际需要的存 储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。但是无论如何，重新分配都应该是 对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入一个元素的时候是在常数时间的复杂度完成的。
5. 因此，vector占用了更多的存储空间，为了获得管理存储空间的能力，并且以一种有效的方式动态增 长。
6. 与其它动态序列容器相比（deques, lists and forward_lists）， vector在访问元素的时候更加高效，在 末尾添加和删除元素相对高效。对于其它不在末尾的删除和插入操作，效率更低。比起lists和 forward_lists统一的迭代器和引用更好

namespace bite
{
	template<class T>
	class vector
	{
	public:
		// vector的迭代器实际就是原生态指针
		typedef T* iterator;

	public:
		/////////////////////////////////////
		// 构造与销毁
		vector()
			: _start(nullptr)
			, _finish(nullptr)
			, _endofstorage(nullptr)
		{}

		vector(int n, const T& data)
			: _start(new T[n])
		{
			for (size_t i = 0; i < n; ++i)
				_start[i] = data;

			_finish = _start + n;
			_endofstorage = _finish;
		}

		// [first, last)
		template<class Iterator>
		vector(Iterator fisrt, Iterator last)
		{
			// 计算[first, last)区间中元素的个数
			size_t n = 0;
			auto it = fisrt;
			while (it != last)
			{
				++it;
				++n;
			}

			_start = new T[n];

			// 将[first, last)区间中的元素放置到_start的空间中
			for (size_t i = 0; i < n; ++i)
				_start[i] = *fisrt++;

			_finish = _start + n;
			_endofstorage = _start + n;
		}

		vector(const vector<T>& v);
		vector<T>& operator=(const vector<T>& v);

		~vector()
		{
			if (_start)
			{
				delete[] _start;
				_start = _finish = _endofstorage = nullptr;
			}
		}

		/////////////////////////////////////
		// 迭代器
		iterator begin()
		{
			return _start;
		}

		iterator end()
		{
			return _finish;
		}

		/////////////////////////////////////
		// 容量操作
		size_t size()const
		{
			return _finish - _start;
		}

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

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

		// T():
		// 如果T代表内置类型，T()--->0
		// 如果T代表自定义类型，T()---> 调用该类的无参构造函数
		void resize(size_t newsize, const T& data = T())
		{
			size_t oldsize = size();
			if (newsize > oldsize)
			{
				size_t cap = capacity();
				if (newsize > cap)
					reserve(newsize);

				for (; oldsize < newsize; ++oldsize)
					_start[oldsize] = data;//*_finish++ = data;
				
			}

			_finish = _start + newsize;
		}


		void reserve(size_t newCapacity)
		{
			size_t oldCapcity = capacity();
			if (newCapacity > oldCapcity)
			{
				// 1. 申请新空间
				T* temp = new T[newCapacity];

				// 2. 拷贝元素
				//memcpy(temp, _start, size()*sizeof(T));
				// 如果_start指向的空间存在
				size_t n = size();
				if (_start)
				{
					for (size_t i = 0; i < n; ++i)
					{
						temp[i] = _start[i];
					}

					// 3. 释放旧空间
					delete[] _start;
				}
				
				_start = temp;
				_finish = _start + n;
				_endofstorage = _start + newCapacity;
			}
		}

		///////////////////////////////////////////////
		// access
		// v[0] = 10; v如果是普通类型的
		T& operator[](size_t index)
		{
			assert(index < size());
			return _start[index];
		}

		const T& operator[](size_t index)const
		{
			assert(index < size());
			return _start[index];
		}

		T& front()
		{
			return *_start;
		}

		const T& front()const
		{
			return *_start;
		}

		T& back()
		{
			return *(_finish-1);
		}

		const T& back()const
		{
			return *(_finish-1);
		}

		////////////////////////////////
		// 修改
		// 时间复杂度：O(1)
		void push_back(const T& data)
		{
			// 检测是否需要扩容
			if (_finish == _endofstorage)
			{
				reserve(capacity() * 2 + 3);
			}

			*_finish++ = data;
		}

		void pop_back()
		{
			--_finish;
		}

		// 返回值含义：返回新插入元素的位置
		iterator insert(iterator pos, const T& data)
		{
			// 检测是否需要扩容
			if (_finish == _endofstorage)
				reserve(capacity() * 2);

			// 将[pos, finish)之间所有元素整体向后搬移一个位置
			auto it = _finish;
			while (it > pos)
			{
				*it = *(it - 1);
				--it;
			}

			// 插入新元素
			*pos = data;
			++_finish;
			return pos;
		}

		iterator erase(iterator pos)
		{
			if (pos == end())
				return pos;

			// it代表待搬移元素的位置
			auto it = pos + 1;
			while (it != _finish)
			{
				*(it-1) = *it;
				++it;
			}

			--_finish;
			return pos;
		}

		void clear()
		{
			_finish = _start;
		}
	private:
		T* _start; // 第一个元素
		T* _finish; //最后一个元素的下一个位置
		T* _endofstorage; //空间的末尾 _finish  == _endofstorage 时，需要扩容
	};
}


void TestVector()
{
	bite::vector<int> v1;
	bite::vector<int> v2(10, 5);

	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	bite::vector<int> v3(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));

	cout << v2.size() << endl;
	cout << v2.capacity() << endl;
	cout << v3.front() << endl;
	cout << v3.back() << endl;

	for (size_t i = 0; i < v3.size(); ++i)
		cout << v3[i] << " ";
	cout << endl;

	//bite::vector<int>::iterator it = v3.begin();
	auto it = v3.begin();
	while (it != v3.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

	for (auto& e : v3)
		e *= 2;

	for (auto e : v3)
		cout << e << " ";
	cout << endl;
}


void TestVector2()
{
	bite::vector<int> v;
	v.push_back(1);  // 3
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4); // 9
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
	cout << v.back() << endl;

	v.pop_back();
	cout << v.back() << endl;
	cout << v.size() << endl;

	cout << v.front() << endl;
	v.insert(v.begin(), 0);
	cout << v.front() << endl;
	cout << v.size() << endl;
}

#include <vector>

void TestVector3()
{
	vector<int> vv;
	bite::vector<int> v(10, 5);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;

	v.resize(5);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;

	v.resize(8);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;

	v.resize(20, 5);
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
}

int main()
{
	//TestVector();
	//TestVector2();
	TestVector3();
	return 0;
}