C++ -- vector类模拟实现

简介: C++ – vector类模拟实现0. 成员变量

C++ – vector类模拟实现

0. 成员变量

template<class T>
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _end_of_storage;
  1. 为什么这里需要模板呢?

因为我们使用数组可能是int、char等等类型,这里就依靠是顺序存储的特性,就直接用指针来充当成员变量。

1. 构造函数

vector()
  :_start(nullptr)
  , _finish(nullptr)
  , _end_of_storage(nullptr)
{}
vector(size_t n, const T& val = T()) //T()->T类型的构造 && const T&引用修饰->起别名延长了生命周期
  :_start(nullptr)
  , _finish(nullptr)
  , _end_of_storage(nullptr)
{
  reserve(n);
  for (size_t i = 0; i < n; ++i)
  {
    push_back(val);
  }
}
template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last) //迭代器区间
  :_start(nullptr)
  , _finish(nullptr)
  , _end_of_storage(nullptr)
{
  while (first != last)
  {
    push_back(*first);
    ++first;
  }
}
  1. 为什么这里的const T& val = T()?

这里的写法是为了给一个默认值,T()是针对自定义类型:string、vector等等。内置类型int()、char()等都是由编译器来初始化

2. 析构函数

~vector()
{
  delete[] _start;
  _start = _finish = _end_of_storage = nullptr;
}

3. reserve方法

void reserve(size_t capa)
{
  if (capa > capacity())
  {
    size_t len = size(); //OK:记录当前长度
    T* tmp = new T[capa];
    if (_start != nullptr)
    {
      for (size_t i = 0; i < len; ++i)
      {
        tmp[i] = _start[i];
      }
      delete[] _start;
    }
    _start = tmp;
    _finish = _start + len;
    _end_of_storage = _start + capa;
  }
}

操作:


是否扩容

拷贝数据

变化成员变量

为什么_finish = _start + len,而不是 _finish = _start + size()?


因为size() = _finish - _start , _finish = _start + size() --> _finish = _start + _finiosh - _start

5. resize方法

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

6. insert方法

iterator insert(iterator pos, const T& val)
{
  assert(pos >= _start && pos <= _finish);
  if (_finish == _end_of_storage)
  {
    size_t len = pos - _start; //记录当前pos距离_start的距离
    reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
    pos = _start + len; //扩容:因为new的新空间会导致pos不在空间中导致后面while循环出错(pos失效解决方案)
  }
  iterator end = _finish - 1;
  while (end >= pos)
  {
    *(end + 1) = *end;
    --end;
  }
  *pos = val;
  ++_finish;
  return pos;
}
  1. 为什么需要接受pos呢?

扩容问题会导致new出新的空间给_start,连续插入会导致pos迭代器失效

  1. 对没有改动pos进行测试:

微信图片_20230524040150.png

void test1()
{
  int arr[] = { 1,2,3,4};
  vector<int> v(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));
  v.insert(v.end(), 10);
  for (auto i : v)
  {
    cout << i << " ";
  }
  cout << endl;
}

reserve后pos不在[_start, _finish)范围内,解决方案就是改动pos

7. erase方法

iterator erase(iterator pos)
{
  assert(pos >= _start && pos < _finish);
  iterator start = pos + 1;
  while (start != _finish)
  {
    *(start - 1) = *start;
    ++start;
  }
  --_finish;
  return pos; //没有返回pos就导致迭代器失效
}

visual studio2019中的erase机制是一定是会pos迭代器失效。

8. push_back方法

void push_back(const T& val)
{
  if (_finish == _end_of_storage)
  {
    reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
  }
  *(_finish) = val;
  ++_finish;
}

9. pop_back方法

void pop_back()
{
  assert(!empty());
  --_finish;
}

10. []运算符重载

T& operator[](const size_t& pos)
{
  assert(pos < size());
  return _start[pos];
}
const T& operator[](const size_t& pos) const
{
  assert(pos < size());
  return _start[pos];
}

11. 拷贝构造

vector(const vector<T>& v)
  :_start(nullptr)
  , _finish(nullptr)
  , _end_of_storage(nullptr)
{
  reserve(v.capacity());
  _start = new T[v.capacity()];
  for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
  {
    _start[i] = v._start[i];
  }
  _finish = _start + v.size();
  _end_of_storage = _start + v.capacity();
}
  1. 为什么用for循环依次拷贝数据,而不是memcpy()呢?

假如是string类型,拷贝的时候就需要深拷贝,但是memcpy是浅拷贝

12. 迭代器

typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
iterator begin()
{
  return _start; //传值返回:临时对象具有常性
}
iterator end()
{
  return _finish;
}
const_iterator begin() const
{
  return _start;
}
const_iterator end() const
{
  return _finish;
}

13. 完整代码

#pragma once
#include <assert.h>
namespace myvector
{
  template<class T>
  class vector
  {
  public:
    typedef T* iterator;
    typedef const T* const_iterator;
    vector()
      :_start(nullptr)
      , _finish(nullptr)
      , _end_of_storage(nullptr)
    {}
    vector(size_t n, const T& val = T()) //T()->T类型的构造 && const T&引用修饰->起别名延长了生命周期
      :_start(nullptr)
      ,_finish(nullptr)
      ,_end_of_storage(nullptr)
    {
      reserve(n);
      for (size_t i = 0; i < n; ++i)
      {
        push_back(val);
      }
    }
    vector(int n, const T& val = T()) //T()->T类型的构造 && const T&引用修饰->起别名延长了生命周期
      :_start(nullptr)
      , _finish(nullptr)
      , _end_of_storage(nullptr)
    {
      reserve(n);
      for (int i = 0; i < n; ++i)
      {
        push_back(val);
      }
    }
    template <class InputIterator>
    vector(InputIterator first, InputIterator last)
      :_start(nullptr)
      , _finish(nullptr)
      , _end_of_storage(nullptr)
    {
      while (first != last)
      {
        push_back(*first);
        ++first;
      }
    }
    /*vector(const vector<T>& v)
      :_start(nullptr)
      , _finish(nullptr)
      , _end_of_storage(nullptr)
    {
      reserve(v.capacity());
      for (auto i : v)
      {
        push_back(i);
      }
    }*/
    //vector<自定义类型>-->两次析构会程序崩溃
    //vector(const vector<T>& v)
    //  :_start(nullptr)
    //  , _finish(nullptr)
    //  , _end_of_storage(nullptr)
    //{
    //  reserve(v.capacity());
    //  _start = new T[v.capacity()];
    //  memcpy(_start, v._start, sizeof(T) * v.size()); //memcpy也是浅拷贝
    //  _finish = _start + v.size();
    //  _end_of_storage = _start + v.capacity();
    //}
    vector(const vector<T>& v)
      :_start(nullptr)
      , _finish(nullptr)
      , _end_of_storage(nullptr)
    {
      reserve(v.capacity());
      _start = new T[v.capacity()];
      for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
      {
        _start[i] = v._start[i];
      }
      _finish = _start + v.size();
      _end_of_storage = _start + v.capacity();
    }
    iterator begin()
    {
      return _start; //传值返回:临时对象具有常性
    }
    iterator end()
    {
      return _finish;
    }
    const_iterator begin() const
    {
      return _start;
    }
    const_iterator end() const
    {
      return _finish;
    }
    T& operator[](const size_t& pos)
    {
      assert(pos < size());
      return _start[pos];
    }
    const T& operator[](const size_t& pos) const
    {
      assert(pos < size());
      return _start[pos];
    }
    size_t capacity() const
    {
      return _end_of_storage - _start;
    }
    size_t size() const
    {
      return _finish - _start;
    }
    void resize(size_t capa, T val = T())
    {
      if (capa < size())
      {
        _finish = _start + capa;
      }
      else
      {
        if (capa > capacity())
        {
          reserve(capa);
        }
        while (_finish != _start + capa)
        {
          *_finish = val;
          ++_finish;
        }
      }
    }
    //void reserve(size_t capa)
    //{
    //  if (capa > capacity())
    //  {
    //    size_t len = size(); //OK:记录当前长度
    //    T* tmp = new T[capa];
    //    if (_start != nullptr)
    //    {
    //      memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size()); //memcpy是浅拷贝
    //      delete[] _start;
    //    }
    //    _start = tmp;
    //    _finish = _start + len;
    //    //_finish = _start + size(); //err:size() = _finish - _start --> _finish = _finish
    //    _end_of_storage = _start + capa;
    //  }
    //}
    void reserve(size_t capa)
    {
      if (capa > capacity())
      {
        size_t len = size(); //OK:记录当前长度
        T* tmp = new T[capa];
        if (_start != nullptr)
        {
          for (size_t i = 0; i < len; ++i)
          {
            tmp[i] = _start[i];
          }
          delete[] _start;
        }
        _start = tmp;
        _finish = _start + len;
        //_finish = _start + size(); //err:size() = _finish - _start --> _finish = _finish
        _end_of_storage = _start + capa;
      }
    }
    void push_back(const T& val)
    {
      if (_finish == _end_of_storage)
      {
        reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
      }
      *(_finish) = val;
      ++_finish;
    }
    bool empty()
    {
      return _start == _finish;
    }
    void pop_back()
    {
      assert(!empty());
      --_finish;
    }
    iterator insert(iterator pos, const T& val)
    {
      assert(pos >= _start && pos <= _finish);
      if (_finish == _end_of_storage)
      {
        size_t len = pos - _start; //记录当前pos距离_start的距离
        reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
        pos = _start + len; //扩容:因为new的新空间会导致pos不在空间中导致后面while循环出错(pos失效解决方案)
      }
      iterator end = _finish - 1;
      while (end >= pos)
      {
        *(end + 1) = *end;
        --end;
      }
      *pos = val;
      ++_finish;
      return pos;
    }
    iterator erase(iterator pos)
    {
      assert(pos >= _start && pos < _finish);
      iterator start = pos + 1;
      while (start != _finish)
      {
        *(start - 1) = *start;
        ++start;
      }
      --_finish;
      return pos; //没有返回pos就导致迭代器失效
    }
    ~vector()
    {
      delete[] _start;
      _start = _finish = _end_of_storage = nullptr;
    }
    void out(const vector<T>& v)
    {
      for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
      {
        cout << v[i] << " ";
      }
      cout << endl;
      vector<T>::const_iterator it = v.begin();
      while (it != v.end())
      {
        cout << *it << " ";
        ++it;
      }
      cout << endl;
    }
  private:
    iterator _start;
    iterator _finish;
    iterator _end_of_storage;
  };
}





相关文章
|
编译器 C++ 开发者
【C++篇】深度解析类与对象(下)
在上一篇博客中,我们学习了C++的基础类与对象概念,包括类的定义、对象的使用和构造函数的作用。在这一篇,我们将深入探讨C++类的一些重要特性,如构造函数的高级用法、类型转换、static成员、友元、内部类、匿名对象,以及对象拷贝优化等。这些内容可以帮助你更好地理解和应用面向对象编程的核心理念,提升代码的健壮性、灵活性和可维护性。
|
编译器 C++ 容器
【c++11】c++11新特性(上)(列表初始化、右值引用和移动语义、类的新默认成员函数、lambda表达式)
C++11为C++带来了革命性变化,引入了列表初始化、右值引用、移动语义、类的新默认成员函数和lambda表达式等特性。列表初始化统一了对象初始化方式,initializer_list简化了容器多元素初始化;右值引用和移动语义优化了资源管理,减少拷贝开销;类新增移动构造和移动赋值函数提升性能;lambda表达式提供匿名函数对象,增强代码简洁性和灵活性。这些特性共同推动了现代C++编程的发展,提升了开发效率与程序性能。
677 12
|
设计模式 安全 C++
【C++进阶】特殊类设计 && 单例模式
通过对特殊类设计和单例模式的深入探讨,我们可以更好地设计和实现复杂的C++程序。特殊类设计提高了代码的安全性和可维护性,而单例模式则确保类的唯一实例性和全局访问性。理解并掌握这些高级设计技巧,对于提升C++编程水平至关重要。
370 16
|
人工智能 机器人 编译器
c++模板初阶----函数模板与类模板
class 类模板名private://类内成员声明class Apublic:A(T val):a(val){}private:T a;return 0;运行结果:注意:类模板中的成员函数若是放在类外定义时,需要加模板参数列表。return 0;
379 0
|
存储 编译器 程序员
c++的类(附含explicit关键字,友元,内部类)
本文介绍了C++中类的核心概念与用法,涵盖封装、继承、多态三大特性。重点讲解了类的定义(`class`与`struct`)、访问限定符(`private`、`public`、`protected`)、类的作用域及成员函数的声明与定义分离。同时深入探讨了类的大小计算、`this`指针、默认成员函数(构造函数、析构函数、拷贝构造、赋值重载)以及运算符重载等内容。 文章还详细分析了`explicit`关键字的作用、静态成员(变量与函数)、友元(友元函数与友元类)的概念及其使用场景,并简要介绍了内部类的特性。
571 0
|
安全 C++
【c++】继承(继承的定义格式、赋值兼容转换、多继承、派生类默认成员函数规则、继承与友元、继承与静态成员)
本文深入探讨了C++中的继承机制,作为面向对象编程(OOP)的核心特性之一。继承通过允许派生类扩展基类的属性和方法,极大促进了代码复用,增强了代码的可维护性和可扩展性。文章详细介绍了继承的基本概念、定义格式、继承方式(public、protected、private)、赋值兼容转换、作用域问题、默认成员函数规则、继承与友元、静态成员、多继承及菱形继承问题,并对比了继承与组合的优缺点。最后总结指出,虽然继承提高了代码灵活性和复用率,但也带来了耦合度高的问题,建议在“has-a”和“is-a”关系同时存在时优先使用组合。
1096 6
|
编译器 C++
类和对象(中 )C++
本文详细讲解了C++中的默认成员函数,包括构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值运算符重载和取地址运算符重载等内容。重点分析了各函数的特点、使用场景及相互关系,如构造函数的主要任务是初始化对象,而非创建空间;析构函数用于清理资源;拷贝构造与赋值运算符的区别在于前者用于创建新对象,后者用于已存在的对象赋值。同时,文章还探讨了运算符重载的规则及其应用场景,并通过实例加深理解。最后强调,若类中存在资源管理,需显式定义拷贝构造和赋值运算符以避免浅拷贝问题。
|
存储 编译器 C++
类和对象(上)(C++)
本篇内容主要讲解了C++中类的相关知识,包括类的定义、实例化及this指针的作用。详细说明了类的定义格式、成员函数默认为inline、访问限定符(public、protected、private)的使用规则,以及class与struct的区别。同时分析了类实例化的概念,对象大小的计算规则和内存对齐原则。最后介绍了this指针的工作机制,解释了成员函数如何通过隐含的this指针区分不同对象的数据。这些知识点帮助我们更好地理解C++中类的封装性和对象的实现原理。
|
编译器 C++
类和对象(下)C++
本内容主要讲解C++中的初始化列表、类型转换、静态成员、友元、内部类、匿名对象及对象拷贝时的编译器优化。初始化列表用于成员变量定义初始化,尤其对引用、const及无默认构造函数的类类型变量至关重要。类型转换中,`explicit`可禁用隐式转换。静态成员属类而非对象,受访问限定符约束。内部类是独立类,可增强封装性。匿名对象生命周期短,常用于临时场景。编译器会优化对象拷贝以提高效率。最后,鼓励大家通过重复练习提升技能!
|
安全 编译器 C语言
【C++篇】深度解析类与对象(中)
在上一篇博客中,我们学习了C++类与对象的基础内容。这一次,我们将深入探讨C++类的关键特性,包括构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值运算符重载、以及取地址运算符的重载。这些内容是理解面向对象编程的关键,也帮助我们更好地掌握C++内存管理的细节和编码的高级技巧。