【C++】vector_vector结构体数组直接赋值会不会内存泄漏

.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。

本篇文章将讲解vector使用和模拟实现。

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1.vector的使用

1.1vector的定义

1.2 vector iterator的使用

1.3 vector 空间增长问题

注意：

1、vs下capacity是按1.5倍增长的，g++是按2倍增长的。

2、reserve只负责开辟空间，如果确定知道需要用多少空间，reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问题。

3、resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。

1.4vecotr增删改查

1.5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)。

对于vector可能会导致其迭代器失效的操作有：

1. 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。

	vector<int> v{ 1,2,3,4,5,6 };
 
	auto it = v.begin();
 
	// 将有效元素个数增加到100个，多出的位置使用8填充，操作期间底层会扩容
	// v.resize(100, 8);
 
	// reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数，操作期间可能会引起底层容量改变
	// v.reserve(100);
 
	// 插入元素期间，可能会引起扩容，而导致原空间被释放
	// v.insert(v.begin(), 0);
	// v.push_back(8);
 
	// 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变
	v.assign(100, 8);
 
	/*
	出错原因：以上操作，都有可能会导致vector扩容，也就是说vector底层原理旧空间被释放掉，
   而在打印时，it还使用的是释放之间的旧空间，在对it迭代器操作时，实际操作的是一块已经被释放的
   空间，而引起代码运行时崩溃。
	解决方式：在以上操作完成之后，如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，只需给it重新
   赋值即可。
	*/

2. 指定位置元素的删除操作--erase

	int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
	vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
	// 使用find查找3所在位置的iterator
	vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
	// 删除pos位置的数据，导致pos迭代器失效。
	v.erase(pos);
	cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问

 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，对于vs编译器来说pos所指代的意义变了也会认为是迭代器失效。

3. 与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效

    string s("hello");
	auto it = s.begin();
	// 放开之后代码会崩溃，因为resize到20会string会进行扩容
	// 扩容之后，it指向之前旧空间已经被释放了，该迭代器就失效了
	// 后序打印时，再访问it指向的空间程序就会崩溃
	//s.resize(20, '!');
	while (it != s.end())
	{
		cout << *it;
		++it;
	}
	cout << endl;
	it = s.begin();
	while (it != s.end())
	{
		it = s.erase(it);
		// 按照下面方式写，运行时程序会崩溃，因为erase(it)之后
		// it位置的迭代器就失效了
		// s.erase(it); 
		++it;
	}

迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可。

2.vector模拟实现

在源码中，vector只有三个成员变量

2.1构造析构函数

	//无参构造
		vector()
			:_start(nullptr)
			,_finish(nullptr)
			,_endOfStorage(nullptr)
		{}
		用两个迭代区间构造
		template<typename inputiterator>
		vector(inputiterator first, inputiterator last)
			: _start(nullptr)
			, _finish(nullptr)
			, _endOfStorage(nullptr)
		{
			while (first != last)
			{
				push_back(*first);
				first++;
			}
		}
		void swap(vector<T>& v)
		{
			std::swap(_start, v._start);
			std::swap(_finish, v._finish);
			std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);
		}
		//拷贝构造
		vector(const vector<T>& v)
			: _start(nullptr)
			, _finish(nullptr)
			, _endOfStorage(nullptr)
		{
			vector<T> temp(v.begin(),v.end());
			swap(temp);
		}
		~vector()
		{
			if (_start)
			{
				delete[] _start;
				_start = _finish = _endOfStorage = nullptr;
			}
		}

2.2 reserve

void reserve(size_t n)
		{
			size_t sz = size();
			if (n > capacity())
			{
				T* temp = new T[n];
				if (_start)
				{
					//memcpy(temp,_start,size()*sizeof(T))
					//如果用memcpy来将原来空间的值拷贝给新的空间，是浅拷贝，当拷贝的内容为内置类型时，不会有问题，但是当拷贝的类容是自定义类型时就会出问题
					for (int i = 0; i < sz; i++)
					{
						temp[i] = _start[i];
					}
					delete[] _start;
 
				}
				_start = temp;
				_finish = _start + sz;
				_endOfStorage = _start + n;
			}

2.3insert

		iterator insert(iterator pos, T val)//返回指向插入元素的迭代器
		{
			int n = pos - _start;
			assert(pos >= _start && pos <= _finish);
			if (_finish == _endOfStorage)
			{
				size_t newCapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
				reserve(newCapacity);
				pos = _start + n;
			}
			iterator end = _finish;
			while (end != pos)
			{
				*(end+1) = *end;
				end--;
			}
			*pos = val;
			_finish++;
			return pos;
		}

vector中insert函数的逻辑很简单，但是要注意它需要返回一个迭代器，为了解决迭代器失效问题。

比如，现在有一个vector,里面存的元素是1 2 3 4 5 

现在想在偶数前插入一个0

	ldx::vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)//偶数
		{
			v.insert(it, 0);
		}
        it++
	}

假设像上面这么写，就会出现一些问题

 并能像我们预期的那样在偶数前插入0

正确的写法

	ldx::vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)//偶数
		{
			it=v.insert(it, 0);
			it++;
		}
		it++;
	}

2.4erase

		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos >= _start && pos < _finish);
			iterator temp = pos + 1;
			while (temp < _finish)
			{
				*(temp-1) = *temp;
				temp++;
			}
            _finish--;
			return pos;
		}

erase同样需要考虑迭代器失效的问题

例如在[1 2  4 5]中，为偶数的元素

	ldx::vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)//偶数
		{
			v.erase(it);
		}
		it++;
	}

 如果像上面这么写，也会面临一些问题

正确的写法：

	ldx::vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)//偶数
		{
			it=v.erase(it);
		}
		else
		{
			it++;
		}
	}

3.vector模拟实现总览

template<class T>
	class vector
	{
	public:
		typedef T* iterator;
		typedef const T* const_iterator;
		iterator begin()
		{
			return _start;
		}
		const_iterator begin()const
		{
			return _start;
		}
		iterator end()
		{
			return _finish;
		}
		const_iterator end()const
		{
			return _finish;
		}
		//无参构造
		vector()
			:_start(nullptr)
			,_finish(nullptr)
			,_endOfStorage(nullptr)
		{}
		用两个迭代区间构造
		template<typename inputiterator>
		vector(inputiterator first, inputiterator last)
			: _start(nullptr)
			, _finish(nullptr)
			, _endOfStorage(nullptr)
		{
			while (first != last)
			{
				push_back(*first);
				first++;
			}
		}
		void swap(vector<T>& v)
		{
			std::swap(_start, v._start);
			std::swap(_finish, v._finish);
			std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);
		}
		//拷贝构造
		vector(const vector<T>& v)
			: _start(nullptr)
			, _finish(nullptr)
			, _endOfStorage(nullptr)
		{
			vector<T> temp(v.begin(),v.end());
			swap(temp);
		}
		~vector()
		{
			if (_start)
			{
				delete[] _start;
				_start = _finish = _endOfStorage = nullptr;
			}
		}
		void clear()
		{
			_finish = _start;
		}
		vector<T>& operator=(vector<T> v)
		{
			swap(v);
			return *this;
		}
		T& operator[](size_t pos)const
		{
            assert(pos < size());
			return _start[pos];
		}
		T& operator[](size_t pos)
		{
			return _start[pos];
		}
		size_t capacity()
		{
			return _endOfStorage - _start;
		}
		size_t size()
		{
			return _finish - _start;
		}
 
		void reserve(size_t n)
		{
			size_t sz = size();
			if (n > capacity())
			{
				T* temp = new T[n];
				if (_start)
				{
					//memcpy(temp,_start,size()*sizeof(T))
					//如果用memcpy来将原来空间的值拷贝给新的空间，是浅拷贝，当拷贝的内容为内置类型时，不会有问题，但是当拷贝的类容是自定义类型时就会出问题
					for (int i = 0; i < sz; i++)
					{
						temp[i] = _start[i];
					}
					delete[] _start;
 
				}
				_start = temp;
				_finish = _start + sz;
				_endOfStorage = _start + n;
			}
		}
		void resize(size_t n, T val = T())
		{
			if (n > capacity())
			{
				reserve(n);
			}
 
			if (size() < n)
			{
				while (_finish < _start + n)
				{
					*_finish = val;
					_finish++;
				}
			}
			else
			{
				_finish = _start + n;
			}
		}
		iterator insert(iterator pos, T val)//返回指向插入元素的迭代器
		{
			int n = pos - _start;
			assert(pos >= _start && pos <= _finish);
			if (_finish == _endOfStorage)
			{
				size_t newCapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
				reserve(newCapacity);
				pos = _start + n;//扩容之后需要重新调整pos的位置
			}
			iterator end = _finish;
			while (end != pos)
			{
				*(end) = *(end-1);
				end--;
			}
			*pos = val;
			_finish++;
			return pos;
		}
 
		void push_back(T val)
		{
			insert(_finish, val);
		}
		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos >= _start && pos < _finish);
			iterator temp = pos + 1;
			while (temp < _finish)
			{
				*(temp-1) = *temp;
				temp++;
			}
			_finish--;
			return pos;
		}
	private:
		iterator _start;
		iterator _finish;
		iterator _endOfStorage;
 
	};