vector的模拟实现

先看一下底层

1：模拟实现

#pragma once
#include <iostream>
#include<algorithm>
#include<assert.h>
using namespace std;                                                         

namespace sl
{
	template<class T>
	class vector
	{
	public:
		typedef T* iterator;
		typedef const T* const_iterator;

		size_t capacity()const
		{
			return _end_of_storge - _start;
		}
		size_t size()
		{
			return _finish - _start;
		}
		iterator begin()
		{
			return _start;
		}
		iterator end()
		{
			return _finish;
		}
		const_iterator begin()const
		{
			return _start;
		}
		const_iterator end()const
		{
			return _finish;
		}

		vector():_start(nullptr),_finish(nullptr),_end_of_storge(nullptr){}

		vector(initializer_list<T> il)
		{
			reserve(il.size());
			for (auto& e : il)
			{
				push_back(e);
			}
		}

		vector<T>& operator=(vector<T> v)
		{
			std::swap(_start, v._start);
			std::swap(_finish, v._finish);
			std::swap(_end_of_storge, v._end_of_storge);

			return *this;
		}

		vector(const vector<T>& other)
		{
			reserve(other.capacity());
			for (const auto& e : other) { 
				push_back(e);
			}
		}

		vector(size_t n, const T & val = T())
		{
			reserve(n);
			for (size_t i = 0; i < n; i++)
			{
				push_back(val);
			}
		}

		~vector()
		{
			if (_start)
			{
				delete[] _start;
				_start = _finish = _end_of_storge = nullptr;
			}
		}
		
		void push_back(const T& a)
		{
			if (_finish == _end_of_storge)
			{
				size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();
				reserve(newcapacity);
			}
			*_finish = a;
			_finish++;
		}

		void resize(size_t n, T val = T())
		{
			if (n > size())
			{
				reserve(n);
				while (_finish != _start + n)
				{
					*_finish = val;
					++_finish;
				}
			}
			else
			{
				_finish = _start + n;
			}
		}

		void reserve(size_t n)
		{
			if (capacity() < n)
			{
				T* tmp = new T[n];
				size_t oldsize = size();
				if (tmp)
				{
					for (size_t i = 0; i < oldsize; i++)
					{
						tmp[i] = _start[i];
					}
					delete[] _start;
				}

				_start = tmp;
				_finish = _start + oldsize;
				_end_of_storge = _start + n;
			}
		}

		void pop_back()
		{
			assert(_finish > _start);
				* _finish--;
		}

		void insert(iterator pos,const T& x)
		{
			assert(pos >= _start && pos <= _finish);
			if (_finish == _end_of_storge)
			{
				size_t len = pos - _start;
				size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
				reserve(newcapacity);
				pos = _start + len;
			}

			iterator it = _finish - 1;
			while (it >= pos)
			{
				*(it + 1) = *it;
				--it;
			}

			*pos = x;
			++_finish;
		}

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

	private:
		iterator _start;
		iterator _finish;
		iterator _end_of_storge;
	};
}

因为vector在STL标准库里面有，我们需要再次定义一个命名空间以免和标准库冲突

在vector的源码文件中我们可以知道vector最基础的实现使用的是三个T*的指针。

所以在我们模拟实现的vector类中也是一样的三个指针

namespace sl
{
	template<class T>
	class vector
	{
	public:
		typedef T* iterator;
		typedef const T* const_iterator;	}

	private:
		iterator _start;
		iterator _finish;
		iterator _end_of_storge;
	};
}

然后就是对于vector几个重要的操作的模拟实现了

2：memcpy的拷贝问题

 如果我们在模拟实现reserve中使用memcpy拷贝会有什么问题

	void reserve(size_t n)
	{
		if (capacity() < n)
		{				
			iterator tmp = new T[n];
			size_t oldsize = size();
			std::memcpy(tmp, _start, oldsize * sizeof(T));
			delete[] _start;
			_start = tmp;
			_finish = _start + oldsize;
			_end_of_storge = _start + n;
		}
	}

问题分析：

1： 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

2：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。

观看下面测试代码

namespace sl {
	void test()
	{
		sl::vector<string> v1;
		v1.push_back("11111");
		v1.push_back("22222");
		v1.push_back("33333");
		v1.push_back("44444");
		v1.push_back("55555");
		v1.push_back("66666");
		for (auto e : v1)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
	}
}

最后代码报错了，这是浅拷贝导致的问题

memcpy 导致浅拷贝的核心原因在于其仅进行字节级别的机械复制，不处理对象内部的资源管理逻辑。具体分析如下：
memcpy 的工作机制：memcpy 按字节逐份复制内存区域，不关心数据类型或对象内部结构。例如，对于一个包含指针成员的类对象，它仅复制指针变量本身的值（即内存地址），而非指针指向的动态分配内存中的数据。非内置类型的资源管理问题：若类对象包含指针成员（如 string 内部的指针，用于管理字符串数据的内存），这些指针指向动态分配的内存。使用 memcpy 复制此类对象时，两个对象的指针成员会指向同一块内存。这就形成了浅拷贝 —— 仅复制指针地址，未复制指针所指的实际数据。引发的问题：
重复释放资源：当对象析构时，同一块内存可能被多次释放（如原对象释放后，拷贝对象再次释放），导致程序崩溃。
野指针访问：若原内存被释放，拷贝对象的指针成为野指针，后续对该指针的操作（如访问其所指内存）会引发非法内存访问错误。
例如，对包含 string 的 vector 用 memcpy 扩容时，string 内部指针指向的内存未被独立复制，而是多个 string 对象共享同一指针指向的内存。释放旧空间后，新空间的指针变为野指针，最终导致程序运行错误。

综上：如果对象中涉及到资源管理时，千万不能使用memcpy进行对象之间的拷贝，因为memcpy是浅拷贝，否则可能会引起内存泄漏甚至程序崩溃。