C++STL——vector类与模拟实现(中)

简介: C++STL——vector类与模拟实现

算法库中的find

查看文档发现vector中并没有查找的函数,是但是算法库为STL中提供了一个查找的函数,不然每一个容器都要写查找岂不是很麻烦?

模板是类模板,函数的参数使用类模板与迭代器实现的。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main()
{
  vector<int>arr;
  arr.push_back(1);
  arr.push_back(2);
  arr.push_back(3);
  arr.push_back(4);
  arr.push_back(5);
  vector<int>::iterator p = find(arr.begin(), arr.end(), 3);
  if(p != arr.end())
    arr.insert(p, 10);//在3的位置进行头插
  for (auto e : arr)
  {
    cout << e << ' ';
  }
  cout << endl;
  return 0;
}

vector的底层小部分框架

在模拟实现string的时候,成员变量有三个,存储字符串的空间位置,此对象的字符串有效长度大小和有效空间大小。

如果去看库中实现的vector源码,我们会发现成员变量最主要的有三个:

一是start,指向了这组数的开头。

二是finish,指向有效数据的最后一个位置的下一个位置,这样与start相减就是有效数据的长度了。

三是end_of_storage,指向了有效空间的末尾。

类型是* iterator。

模拟实现vectot

模拟vector的整体代码

#include <iostream>
#include <string.h>
#include <assert.h>
using namespace std;
namespace baiye
{
    template<class T>
    class vector
    {
    public:
        // Vector的迭代器是一个原生指针
        typedef T* iterator;
        typedef const T* const_iterator;
        iterator begin()
        {
            return _start;
        }
        iterator end()
        {
            return _finish;
        }
        const_iterator begin() const
        {
            return _start;
        }
        const_iterator end() const
        {
            return _finish;
        }
        // construct and destroy
        vector()
            : _start(nullptr)
            , _finish(nullptr)
            , _endOfStorage(nullptr)
        { }
        vector(size_t n, const T& value = T())
            : _start(nullptr)
            , _finish(nullptr)
            , _endOfStorage(nullptr)
        {
            reserve(n);
            for (size_t i = 0; i < n; i++)
            {
                push_back(value);
            }
        }
        vector(int n, const T& value = T())//这里有一个参数n为int类型是防止传参是两个整形,如果是size_t需要隐式类型转换
            : _start(nullptr)              //这会导致调用的不是这个构造函数而是带有模板的构造函数了
            , _finish(nullptr)
            , _endOfStorage(nullptr)
        {
            reserve(n);
            for (size_t i = 0; i < n; i++)
            {
                push_back(value);
            }
        }
        template<class InputIterator>
        vector(InputIterator first, InputIterator last)//模板的优先级大于隐式类型转换
            : _start(nullptr)
            , _finish(nullptr)
            , _endOfStorage(nullptr)
        {
            while (first != last)
            {
                push_back(*first);
                ++first;
            }
        }
        vector(const vector<T>& v)
            : _start(nullptr)
            , _finish(nullptr)
            , _endOfStorage(nullptr)
        {
            vector<T>gcc(v.begin(), v.end());
            swap(gcc);
        }
        vector<T>& operator= (vector<T> v)
        {
            swap(v);
            return *this;
        }
        ~vector()
        {
            delete[] _start;
            _start = _finish = _endOfStorage = nullptr;
        }
        // capacity
        size_t size() const
        {
            return _finish - _start;
        }
        size_t capacity() const
        {
            return _endOfStorage - _start;
        }
        void reserve(size_t n)
        {
            if (n > capacity())
            {
                T* p = new T[n];
                int a = size();
                if (_start)
                {
                    for (int i = 0; i < a; i++)
                    {
                        p[i] = _start[i];
                    }
                    delete[] _start;
                }
                _start = p;
                _finish = _start + a;
                _endOfStorage = _start + n;
            }
        }
        void resize(size_t n, const T& value = T())
        {
            if (n > capacity())
            {
                reserve(n);
            }
            if (n > size())
            {
                while (_finish != _start + n)
                {
                    *_finish = value;
                    _finish++;
                }
            }
            else
            {
                _finish = _start + n;
            }
        }
        ///access///
        T& operator[](size_t pos)
        {
            assert(pos < size());
            return _start[pos];
        }
        const T& operator[](size_t pos)const
        {
            assert(pos < size());
            return _start[pos];
        }
        ///modify/
        void push_back(const T& x)
        {
            if (_finish == _endOfStorage)
            {
                int sum = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();
                reserve(sum);
            }
            *_finish = x;
            _finish++;
        }
        bool empty() const
        {
            return  !(_finish - _start);
        }
        void pop_back()
        {
            assert(!empty());
            _finish--;
        }
        void swap(vector<T>& v)
        {
            std::swap(_start, v._start);
            std::swap(_finish, v._finish);
            std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);
        }
        iterator insert(iterator pos, const T& x)
        {
            assert(pos <= _finish);
            assert(pos > _start);
            if (_finish == _endOfStorage)
            {
                int n = pos - _start;
                int sum = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();
                reserve(sum);
                pos = _start + n;
            }
            iterator p1 = _finish;
            while (p1 > pos)
            {
                *p1 = *(p1 - 1);
                p1--;
            }
            *pos = x;
            ++_finish;
            return pos;
        }
        iterator erase(iterator pos)
        {
            assert(pos >= _start);
            assert(pos < _finish);
            iterator p = pos + 1;
            while (p < _finish)
            {
                *(p - 1) = *p;
                p++;
            }
            _finish--;
            return pos;
        }
        void clear()
        {
            _finish = _start;
        }
    private:
        iterator _start; // 指向数据块的开始
        iterator _finish; // 指向有效数据的尾
        iterator _endOfStorage; // 指向存储容量的尾
    };
}

不过,在模拟vector的过程中,最致命的问题有两个。

迭代器失效问题

在实现到vector的接口insert时,我写的代码是这样的。

iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
    assert(pos <= _finish);
    assert(pos > _start);
    if (_finish == _endOfStorage)
    {
        int sum = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();
        reserve(sum);
    }
    iterator p1 = _finish;
    while (p1 > pos)
    {
        *p1 = *(p1 - 1);
        p1--;
    }
    *pos = x;
    ++_finish;
    return pos;
}

在测试的时候发现结果是这样的:

然后我进行了调试发现:

上面是最初的位置。

然后向下走,需要扩容。

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