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一、vector的介绍
vector 是一个类模板，可以根据不同的模板参数实例化出存储不同数据的类。 vector 类可以用来管理数组，与 string 类不同的是，string只能管理 char 类型的数组，而vector可以管理任意类型的数组。
- vector是表示可变大小数组的序列容器。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 与其它动态序列容器相比（deque, list and forward_list），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list和forward_list统一的迭代器和引用更好。
二、vector的常用接口
1、vector的构造
| (constructor)构造函数声明 | 接口说明 |
| vector()（重点） | 无参构造 |
| vector（size_type n, const value_type& val = value_type()） | 构造并初始化n个val |
| vector (const vector& x); （重点） | 拷贝构造 |
| vector (InputIterator first, InputIterator last); | 使用迭代器进行初始化构造 |
举例说明：
void test1()
{
//无参构造
vector<int> v1;
//构造并初始化n个val
vector<int> v2(10, 1);
for (auto e : v2)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//拷贝构造
vector<int> v3(v2);
for (auto e : v3)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//使用迭代器进行初始化构造
vector<int> v4(v2.begin(), v2.end());
for (auto e : v3)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}结果如下：
2、vector的容量操作
| 容量空间 | 接口说明 |
| size | 获取数据个数 |
| capacity | 获取容量大小 |
| empty | 判断是否为空 |
| resize（重点） | 改变vector的size |
| reserve （重点） | 改变vector的capacity |
2.1、reserve
我们可以通过以下代码来更加直观的体会到vector的扩容操作：
void TestVectorExpand()
{
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';
}
}
}现象如下：
可以看到在 vs 编译器下，vector的扩容是以每次 1.5 倍进行扩容的。如果已经确定vector中要存储元素大概个数，可以提前将空间设置足够，就可以避免边插入边扩容导致效率低下的问题了：
void TestVectorExpandOP()
{
vector<int> v;
size_t sz = v.capacity();
v.reserve(100); // 提前将容量设置好，可以避免一遍插入一遍扩容
cout << "making bar 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';
}
}
}
2.2、resize
resize可以改变 size 的大小。可以在开辟空间的同时进行初始化：
3、vector的增删查改
| vector增删查改 | 接口说明 |
| push_back（重点） | 尾插 |
| pop_back （重点） | 尾删 |
| find | 查找。（注意这个是算法模块实现，不是vector的成员接口） |
| insert | 在position之前插入val |
| erase | 删除position位置的数据 |
| swap | 交换两个vector的数据空间 |
| operator[] （重点） | 像数组一样访问 |
3.1、find
因为算法里的 find 是通用的，可以给所有的容器使用，所以就没有在 vector 里单独提供一个 find 接口。
使用方法如下：
3.2、insert
在指定下标位置插入数据：
三、vector模拟实现
我们先来搭建一个vector最基本的框架，其三个成员变量皆为指针：
namespace bin
{
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
vector()
:_start(nullptr)
,_finish(nullptr)
,_end_of_storage(nullptr)
{}
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _end_of_storage;
};
}1、 begin 与 end
const 与 非const 函数构成重载，以满足不同情况时的调用需求。
2、capacity 与 size
3、operator[]
const 与 非const 函数构成重载，以满足不同情况时的调用需求。
4、operator=
实现赋值运算符重载，需要借助拷贝构造，拷贝构造下面一点再讲，这里先拿来用。
具体实现如下：
红框框起的部分使用的是传值传参，而不是传引用传参，这是因为我们本来就希望这里发生拷贝，拷贝出一个新的对象，并在函数体中完成交换。
5、reserve
扩容函数 reserve 中有一个需要注意的地方：
因为函数 size() 是通过返回 _finsih - _start 来实现的，如果直接写成 _finish = _start + size() ，会造成该行语句变为 _finish = _start + _finsih - _start ，最终 _finish 还是指向原来的位置，造成错误。因此，我们需要事先设置一个变量 sz 来保存 size() 的值，最后计算的时候加 sz 就可以了。
注意：因为使用的函数是 memcpy ，以上写法会造成浅拷贝的问题，如果vector里存放的数据类型不是内置类型的话，编译器就会报错，为了解决这个问题，我们应该写成深拷贝的形式：
6、push_back
7、pop_back
8、resize
9、迭代器失效
迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对指针进行了封装，比如：vector的迭代器就是原生态指针T* 。因此迭代器失效，实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器，程序可能会崩溃)。
会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效，比如：resize、reserve、insert、assign、push_back等。
在某些情况下，迭代器会失效。其中最经典的迭代器失效就是扩容造成的野指针问题导致的。
具体原因如下：
异地扩容之后， _start 、 _finish 、 _end_of_storage 都指向了新的位置，而上一次获取的迭代器 pos 却不会更新指向的位置，由此导致 pos 变为野指针。
除此之外，指定位置元素的删除操作也会导致迭代器失效，在下面会进行讲解。
10、insert
我们先来看一个错误的写法
这种写法的错误之处在于，在进行 insert 时，也需要判断是否需要扩容，有了扩容，就可能存在迭代器失效的问题，所以需要更新一下 pos 的指向：
补充知识： insert 函数的参数 pos 不能使用传引用传参，因为以下原因：
begin() 使用的是传值传参，所有的传值传参都会借用临时变量来传递，而临时变量具有常性，不可被改变，因此如果在 insert 函数中的参数 pos 使用传引用传参，就会造成权限放大的问题，这是不被允许的。
库中vector的 insert 函数是拥有返回值的，这样做是为了在调用完 insert 函数后，仍然可以找到 pos 的位置：
11、erase
erase删除 pos 位置元素后， pos 位置之后的元素会往前搬移，没有导致底层空间的改变，理论上讲迭代器不应该会失效，但是：如果 pos 刚好是最后一个元素，删完之后 pos 刚好是 end 的位置，而 end 位置是没有元素的，那么 pos 就失效了。因此删除vector中任意位置上元素时，vs就认为该位置迭代器失效了。
为了解决迭代器失效的问题，库中的erase函数是具有返回值的，返回删除数据的下一个位置：
12、构造函数
以下是三个构造函数：
vector()
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{}
vector(size_t n, const T& val = T())
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
push_back(val);
}
}
template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}1、构造函数 二
对于第二个构造函数，这里有几点说明：
该函数参数使用了一个匿名对象作为缺省参数。之前我们曾经讲过，匿名对象的生命周期仅在本行，这其实是不全面的，匿名对象的声明周期仅存在于本行，是因为在此之后没有人再使用它。而在以下场景下，在本行之后仍然有人使用该对象：
对象 xx 是匿名对象的别名，因此，匿名对象的生命周期被延长为与 xx 相同，（因为匿名对象与临时变量一样，都具有常性，所以需要使用关键字 const 来修饰）。
这种构造函数可以实现直接初始化：
为了防止和下面的第三个构造函数的使用造成冲突，这里再重载一个 int 类型参数的函数：
2、构造函数 三
第三个构造函数使用了函数模板，以便各种类型的迭代器都可以使用：
13、拷贝构造函数
我们现在看一种错误的写法：
观察现象：
这种拷贝构造的写法在如上场景下确实没什么问题，但是如果是以下场景的话，就会出现报错：
原因如下：
- memcpy 是内存的二进制格式拷贝，将一段内存空间中内容原封不动的拷贝到另外一段内存空间中
- 如果拷贝的是自定义类型的元素， memcpy 既高效又不会出错，但如果拷贝的是自定义类型元素，并且自定义类型元素中涉及到资源管理时，就会出错，因为 memcpy 的拷贝实际是浅拷贝。
为了解决这个问题，我们需要实现深拷贝：
为了简便，我们也可以使用现代写法来实现：
关于vector的使用与底层实现的内容就讲到这里，希望同学们多多支持，如果有不对的地方欢迎大佬指正，谢谢！