【C++STL】“vector“容器的模拟实现
vector的模拟实现
- 模拟实现
-
- 成员变量
- 构造函数
-
- 无参构造函数
- 初始化n个val的构造函数
- 迭代器区间构造函数
- 拷贝构造
- 析构函数
- begin（）
- end（）
- swap（）
- reserve()
- resize()
- capacity()
- size()
- 重载`[]`运算符
- 重载=赋值运算符
- insert()
- erase()
- push_back（）
- pop_back（）
- 完整代码
- 动态二维数组的理解
- 小结
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模拟实现
成员变量
iterator _start = nullptr;
iterator _finish = nullptr;
iterator _endofstorage = nullptr;
这里的iterator是typedef T* iterator;定义来的，T是模板参数。
_start是指向开始的指针变量。_finish是指向最后一个元素的下一位的指针变量。_endofstorage是指向当前最大容量处的指针变量。
template <class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
private:
iterator _start = nullptr;
iterator _finish = nullptr;
iterator _endofstorage = nullptr;
};
构造函数
这里我们模拟实现三种构造函数：
无参构造函数
vector()
;_start(nullptr)
,_finish(nullptr)
,_endofstorage(nullptr)
{}
直接初始化三个指针变量。
初始化n个val的构造函数
vector(size_t n, const T& val = T())
; _start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
{
//开空间
reserve(n);
//初始化val
for (size_t i = 0; i < capacity() ; i++)
{
_start[i] = val;
}
//也可以直接复用resize()
//resize(n, val);
}
//构造函数重载防止构造时冲突
vector(int n, const T& val = T())
; _start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
{
//开空间
reserve(n);
//初始化val
for (size_t i = 0; i < capacity(); i++)
{
_start[i] = val;
}
//也可以直接复用resize()
//resize(n, val);
}
迭代器区间构造函数
template<class InputIterator>//模板参数
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);//依次取出解引用并尾插
++first;
}
}
拷贝构造
vector(const vector<T>& v)
{
//new一个capacity大小的空间
_start = new T[v.capacity()];
//逐个将值拷贝过去
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
_start[i] = v._start[i];
}
//重新写入_finish和_endofstorage的值
_finish = _start + size();
_endofstorage = _start + v.capacity();
}
析构函数
~vector()
{
//如果_start为空的话就不做任何操作
if (_start)
{
//释放_start申请的空间
delete[] _start;
//将三个成员变量全部置空
_start = _finish = _endofstorage = nullptr;
}
}
begin（）
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
//普通类型迭代器
iterator begin()
{
return _start;
}
//const 迭代器
const_iterator begin() const
{
return _start;
}
end（）
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
//普通迭代器
iterator end()
{
return _finish;
}
//const 迭代器
const_iterator end() const
{
return _finish;
}
swap（）
void swap(vevtor<T>& v)
{
//逐个交换每个成员变量
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
}
reserve()
void reserve(size_t n)
{
//判断如果n大于capacity的话就扩容否则不做任何操作
if (n > capacity())
{
//先保存size后面delete之后size()就失效了
size_t sz = size();
//new一个n大小的tmp变量
iterator tmp = new T[n];
if (_start)//_start不为空进行数据的拷贝
{
//for循环逐个拷贝数据
for (size_t i = 0; i < sz; i++)
{
tmp[i] = _start[i];
}
//释放之前的数据
delete[] _start;
}
//重新更新三个成员变量
_start = tmp;
_finish = tmp + sz;
_endofstorage = _start + n;
}
}
这里需要注意的是交换数据的时候不能使用memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);
以这段代码为例：
vector<string> v;
v.push_back("11111");
v.push_back("22222");
v.push_back("33333");
v.push_back("44444");
我们来画图理解使用memcpy拷贝的情况>
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- 如果拷贝的是内置类型的元素，
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。
我们再来画图理解一下逐个拷贝的情况>
【结论】： 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。
resize()
void resize(size_t n, const T& val = T())
{
//判断是否需要扩容
if (n < size())
{
_finish = _start + n;//n
}
else
{
//复用reserve()来调整容量
reserve(n);
while (_finish != _start + n)
{
//刚刚调整出的空间逐个写入val
*_finish = val;
++_finish;
}
}
}
capacity()
size_t capacity() const
{
return _endofstorage - _start;//_endofstorage - _start就是它的最大容量
}
size()
size_t size() const
{
return _finish - _start;//_finish - _start就是它的元素个数
}
重载[]运算符
普通[]重载:
T& operator[](size_t pos)
{
//断言检查pos的位置是否合法
assert(pos < size());
return _start[pos];//直接return返回
}
const []重载:
const T& operator[](size_t pos) const
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
重载=赋值运算符
vector<T>& operator =(vector<T> v)//形参接收实参会调用拷贝构造，构造出v
{
//交换*this和v
swap(v);
return *this;//返回*this
}
v的作用域在这个函数内，出了函数就会自动析构，我们把*this和v的内容进行了交换，完了出了作用域v也会帮我们析构掉交换之后v的空间。
insert()
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start && pos <= _finish);//断言检查pos位置的有效性
if (_finish == _endofstorage)//判断容量是否已经满了
{
size_t len = pos - _start;//记录pos前面位置的元素个数
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
// 解决pos迭代器失效问题
pos = _start + len;
}
iterator end = _finish - 1;//记录最后一个元素的位置
while (end >= pos)//逐个往后挪数据
{
*(end + 1) = *end;
--end;
}
*pos = x;//给pos位置赋值x
++_finish;//对应的_finish也要加1
return pos;//返回pos位置
}
erase()
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start && pos < _finish);//断言检查pos位置的合法性
iterator it = pos + 1;//保存pos下一个元素的地址
while (it != _finish)
{
//逐个向前挪动数据
*(it - 1) = *it;
++it;
}
//对应的再将_dinish的值减1
--_finish;
return pos;//返回要删除的下一个位置即为新的pos
}
push_back（）
void push_back(const T& x)
{
//传统写法
/*if (_finish == _endofstorage)//判断是否需要扩容
{
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
}
//给_finish赋值x
*_finish = x;
//将_finish加1
++_finish;*/
//复用insert()给end位置插入x
insert(end(), x);
}
pop_back（）
void pop_back()
{
//复用erase()先是end()位置减1到最后一个元素的位置
erase(--end());
}
完整代码
#pragma once
#include动态二维数组的理解
小结
今天我们认识了C++STL“vector“容器的模拟实现相信大家看完有一定的收获。
种一棵树的最好时间是十年前，其次是现在！ 把握好当下，合理利用时间努力奋斗，相信大家一定会实现自己的目标！加油！创作不易，辛苦各位小伙伴们动动小手，三连一波~~~，本文中也有不足之处，欢迎各位随时私信点评指正！
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