C++STL——vector的模拟实现（代码+解析）
迭代器
typedef T* iterator：定义了一个可读可写版本的迭代器。
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator：定义了一个可读不可写版本的迭代器。
typedef const T* const_iterator;
iterator begin()：返回可读可写迭代器的开始位置。
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()：返回可读可写迭代器的结束位置。
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator begin() const：返回可读不可写迭代器的开始位置。
const_iterator begin() const
{
return _start;
}
const_iterator end() const：返回可读不可写迭代器的结束位置。
const_iterator end() const
{
return _finish;
}
构造函数
vector()：默认构造函数，初始化_start、_finish和_endOfStorage为nullptr。
vector()
: _start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endOfStorage(nullptr)
{}
vector(int n, const T& value = T())：构造函数重载，创建一个大小为n的vector，并初始化为value。
vector(int n, const T& value = T())
: _start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endOfStorage(nullptr)
{
resize(n, value);
}
template ：构造函数重载，根据给定迭代器范围创建vector。
template
vector(Inputiterator first, Inputiterator last)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
operator=运算符重载：实现了赋值运算符重载，用来进行vector之间的拷贝。
vector& operator=(vector v)
{
_start = new T[v.capacity()];
memcpy(_start, v._start, sizeof(T) * v.size());
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
_start[i] = v._start[i];
}
_finish = _start + v.size();
_endOfStorage = _start + v.capacity();
return *this;
}
析构函数
~vector()：析构函数，释放_start指针指向的内存空间。
~vector()
{
if (_start)
{
delete[] _start;
_start = _finish = _endOfStorage = nullptr;
}
}
元素个数
size() const：返回vector中元素的个数。
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
存储容量
capacity() const：返回vector当前的存储容量。
size_t capacity() const
{
return _endOfStorage - _start;
}
扩大存储容量
reserve(size_t n)：将vector的存储容量扩展到n个元素大小。
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
size_t sz = size();
T* tmp = new T[n];
if (_start)
{
memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);
delete[] _start;
}
_start = tmp;
_finish = _start + sz;
_endOfStorage = _start + n;
}
}
改变大小
resize(size_t n, const T& value = T())：改变vector的大小，若n小于当前大小，则删除多余的元素，若n大于当前大小，则在尾部填充value直到达到n大小。
void resize(size_t n, const T& value = T())
{
if (n < size())
{
_finish = _start + n;
}
else
{
reserve(n);
while (_finish != _start + n)
{
*_finish = value;
++_finish;
}
}
}
运算符重载
operator[](size_t pos)：重载运算符[]，通过索引pos访问vector中的元素。
T& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
operator[](size_t pos) const：重载运算符[]，通过索引pos访问vector中的元素（常量版本）。
const T& operator[](size_t pos) const
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
插入/删除
push_back(const T& x)：在vector的尾部插入元素x，若当前存储空间不足，则进行扩容。
void push_back(const T& x)
{
if (_finish == _endOfStorage)
{
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
}
*_finish = x;
++_finish;
}
pop_back()：删除vector的尾部元素。
void pop_back()
{
if (size() == 0)
{
return;
}
erase(end() - 1);
}
swap(vector：交换当前vector和v的内容。
void swap(vector& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);
}
insert(iterator pos, const T& x)：在pos位置之前插入元素x。
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
if (_finish == _endOfStorage)
{
size_t len = pos - _start;
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
pos = _start + len;
}
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)
{
*(end + 1) = *end;
--end;
}
*pos = x;
++_finish;
return pos;
}
erase(iterator pos)：删除指定位置的元素。
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start && pos < _finish);
iterator it = pos + 1;
while (it != _finish)
{
*(it - 1) = *it;
++it;
}
--_finish;
return --pos;
}
完整代码
#pragma once
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
namespace bit
{
template
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
// 迭代器可读可写版本：开始+结束
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
// 迭代器可读不可写版本：开始+结束
const_iterator begin() const
{
return _start;
}
const_iterator end() const
{
return _finish;
}
// 构造函数
vector() : _start(nullptr), _finish(nullptr), _endOfStorage(nullptr)
{
}
vector(int n, const T& value = T()) : _start(nullptr), _finish(nullptr), _endOfStorage(nullptr)
{
resize(n, value);
}
template
vector(Inputiterator first, Inputiterator last)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
vector& operator=(vector v)
{
_start = new T[v.capacity()];
memcpy(_start, v._start, sizeof(T) * v.size());
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
_start[i] = v._start[i];
}
_finish = _start + v.size();
_endOfStorage = _start + v.capacity();
return *this;
}
// 析构函数
~vector()
{
if (_start)
{
delete[] _start;
_start = _finish = _endOfStorage = nullptr;
}
}
// 大小
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
// 容量
size_t capacity() const
{
return _endOfStorage - _start;
}
// 扩容
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
size_t sz = size();
T* tmp = new T[n];
if (_start)
{
memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);
delete[] _start;
}
_start = tmp;
_finish = _start + sz;
_endOfStorage = _start + n;
}
}
// 改变大小
void resize(size_t n, const T& value = T())
{
if (n < size())
{
_finish = _start + n;
}
else
{
reserve(n);
while (_finish != _start + n)
{
*_finish = value;
++_finish;
}
}
}
// []运算符重载
T& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
// []运算符重载
const T& operator[](size_t pos) const
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
// 尾部插入
void push_back(const T& x)
{
if (_finish == _endOfStorage)
{
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
}
*_finish = x;
++_finish;
}
// 尾部删除
void pop_back()
{
if (size() == 0)
{
return;
}
erase(end() - 1);
}
// 交换
void swap(vector& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);
}
// 插入
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
if (_finish == _endOfStorage)
{
size_t len = pos - _start;
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
pos = _start + len;
}
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)
{
*(end + 1) = *end;
--end;
}
*pos = x;
++_finish;
return pos;
}
// 删除
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start && pos < _finish);
iterator it = pos + 1;
while (it != _finish)
{
*(it - 1) = *it;
++it;
}
--_finish;
return --pos;
}
private:
iterator _start = nullptr; // 指向数据块的开始
iterator _finish = nullptr; // 指向有效数据的尾
iterator _endOfStorage = nullptr; // 指向存储容量的尾部
};
}