【简易版tinySTL】 vector容器

基本概念

• vector数据结构和数组非常相似，也称为单端数组
• vector与普通数组区别： 不同之处在于数组是静态空间，而vector可以动态扩展
• 动态扩展： 并不是在原空间之后续接新空间，而是找更大的内存空间，然后将原数据拷贝新空间，释放原空间

功能

设计一个 Vector 类，该类应具备以下功能和特性：

1、基础成员函数：

• 构造函数：初始化 Vector 实例
• 析构函数：清理资源，确保无内存泄露
• 拷贝构造函数：允许通过现有的 MyVector 实例来创建一个新实例
• 拷贝赋值操作符：实现 MyVector 实例之间的赋值功能

2、核心功能：

• 添加元素到末尾：允许在 Vector 的末尾添加新元素
• 获取元素个数：返回 Vector 当前包含的元素数量
• 获取容量：返回 Vector 可以容纳的元素总数
• 访问指定索引处的元素：通过索引访问特定位置的元素
• 在指定位置插入元素：在 Vector 的特定位置插入一个新元素
• 删除数组末尾元素：移除 Vector 末尾的元素
• 清空数组：删除 Vector 中的所有元素，重置其状态

3、遍历：

• 遍历并打印数组元素：提供一个函数，通过迭代器遍历并打印出所有元素

4、高级特性：

• 容器扩容：当前容量不足以容纳更多元素时，自动扩展 Vector 的容量以存储更多元素

思路

内存分配

当容量不足以容纳新元素时，std::vector 会分配一块新的内存空间，将原有元素复制到新的内存中，然后释放原内存。这个过程确保了元素的连续存储。

动态扩容

当需要进行扩容时，std::vector 通常会将容量翻倍，以避免频繁的内存分配操作，从而减少系统开销。

涉及以下步骤：

1. 分配一个更大的内存块，通常是当前大小的两倍（这个增长因子取决于实现）。
2. 将当前所有元素移到新分配的内存中。
3. 销毁旧元素，并释放旧内存块。
4. 插入新元素。

---

• 在上图中, 有一个vector<int> v对象, 其成员变量存储在在了栈上, 包括size, capacity, data pointer,分别表示数组已经使用的大小、数组的容量、数组的首地址, 最左边表示初始时刻的堆栈状态,
• 某时刻调用v.push_back(20), 检查发现此操作不会超出容量上限, 因此在中间的堆栈示意图中插入了20, 并更新控制结构中的size = 2
• 下一时刻调用v.push_back(30), 此时检查发现此操作要求的容量不足, 因此需要重新在堆内存申请容量为4的内存空间, 如右边的示意图所示, 并且复制原来的内容到新的地址, 完成此操作后可以丢弃原来的堆内存空间, 并插入30

代码实现

vector.h

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <sstream>
#include <string>
#include <stdexcept>

namespace mystl{
   
template <typename T>
class Vector
{
   
private:
    T *elements;    
    size_t capacity;    
    size_t size;    
    
public:
    
    Vector():elements(nullptr), capacity(0), size(0){
   };
    
    ~Vector()
    {
   
        delete[] elements; 
    }
    
    Vector(const Vector& other):capacity(other.capacity),size(other.size)
    {
   
        
        elements = new T[capacity];
        std::copy(other.elements, other.elements+size, elements);
    }
    
    Vector& operator=(const Vector& other)  
    {
   
        if(this != &other)  
        {
   
            delete[] elements;  
            capacity = other.capacity;
            size = other.size;
            elements = new T[capacity];
            std::copy(other.elements, other.elements+size, elements);
        }
        return