C++模拟实现vector的示例代码

 更新时间:2022年08月19日 15:59:45   作者:安河桥畔  
Vector是一个能够存放任意类型的动态数组,有点类似数组,是一个连续地址空间。本文将用C++模拟实现vector,感兴趣的小伙伴可以了解一下

一、迭代器

定义

vector类型的迭代器就是原生态的指针,对T*进行重命名即可

typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;

普通迭代器

iterator begin()
{
    return start;
}
iterator end()
{
    return finish;
}

const类型迭代器

const类型迭代器可以访问const成员变量

const iterator cbegin()const
{
    return start;
}
const iterator cend()const
{
    return finish;
}

二、构造类

构造函数

构造空对象

在初始化列表中对三个成员变量进行初始化

vector()
    :start(nullptr)
    , finish(nullptr)
    , endOfStorage(nullptr)
{}

n个T类型

开辟空间以后,对finish进行自增,在空间填充元素

vector(size_t n, const T& value = T())
    :start(new T[n])
    , finish(start)
    , endOfStorage(start + n)
{
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        *finish++ = value;
    }
}

重载前一个构造函数,将第一个参数设置为int类型

vector(int n, const T& value = T())
    :start(new T[n])
    , finish(start)
    , endOfStorage(start + n)
{
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        *finish++ = value;
    }
}

之所以要对这种类型的构造函数进行重载,是因为在调用构造函数时,如果实参传两个整型数字,编译器会默认为int类型数据,进行推演之后与前面的size_t类型不匹配,则会调用下面的区间构造的方法,导致程序报错,如图:

迭代器构造

将构造方法中迭代器的类型写成模板类型,这样便可以接收其它类型的迭代器,如:T类型为char,Iterator迭代器为string类型,便可以从字符串中截取字符,构造vector<char>类型的对象。

//写成函数模板,可以接受任意类型的迭代器
template<typename Iterator>
vector(Iterator first, Iterator last)
{
    size_t n = ZH::distance(first, last);//获取长度
    start = new T[n];
    finish = start;
    endOfStorage = start + n;
    while (first != last){
        *finish = *first;
        first++;
        finish++;//完成赋值的同时也移动了finish的位置
    }
}

将distance方法写到另一个.hpp头文件中

template<typename Iterator>
//此处的Iterator是模板参数,表示可以传任意类型的迭代器
size_t distance(Iterator first, Iterator last)
{
    //获取元素个数,暂时只考虑底层空间连续的情况
    int count = 0;
    while (first != last)
    {
        first++;
        count++;
    }
    return count;
}

拷贝构造函数

拷贝构造函数的形参必须是const类对象的引用,必须使用const类型的迭代器才能访问,复用迭代器构造的方法定义一个临时变量temp,交换temp与当前对象

//此处拷贝构造函数的形参是const类型
vector(const vector<T>& v)
    :start(nullptr)
    , finish(nullptr)
    , endOfStorage(nullptr)
{
    //▲用const类型的迭代器访问const变量
    vector<T> temp(v.cbegin(), v.cend());
    this->swap(temp);
}

赋值运算符重载

形参设置为类类型对象,调用赋值运算符重载函数时,形参会拷贝实参,交换当前对象与形参的值。

vector<T>& operator=(const vector<T> v)
{
    this->swap(v);
    return *this;
}

析构函数

释放空间,将三个迭代器赋值为空

~vector()
{
    delete[]start;
    start = nullptr;
    finish = nullptr;
    endOfStorage = nullptr;
}

三、容量相关操作

size、capacity

size_t size()
{
    return finish - start;
}
size_t capacity()
{
    return endOfStorage - start;
}

empty

判断fiinsh与start是否相等即可,相等则为空

size_t empty()
{
    return finish == start;
}

resize

定义一个变量保存旧的size的值‘判断是减小还是增加size;判断是否需要扩容,需要则调用reserve函数,从旧空间的结束位置开始,给新增加的空间填充元素;最后改变finish的值。

void resize(size_t newsize, const T& value = T())
{
    size_t oldsize = size();
    if (newsize > oldsize){
        if (newsize > capacity()){
            reserve(newsize);
        }
        for (size_t i = oldsize; i < newsize; i++)
        {
            start[i] = value;
        }
    }
    finish = start + newsize;//不用考虑增加或减小
}

reserve

reserve的步骤:申请新空间,拷贝旧空间的元素,释放旧的空间。

void reserve(size_t newcapacity)
{
	size_t oldcapacity = capacity();
	if (newcapacity > oldcapacity)
	{
		size_t n = size();//保存size()的值
		T* temp = new T[newcapacity];
		//start不为空时才进行拷贝旧空间元素和释放的操作
		if (start)
		{
			//memcpy浅拷贝,当vector中存放的对象内部设计资源管理
			// 会有内存泄漏和野指针问题
			//memcpy(temp, start, sizeof(T) * n);

			for (size_t i = 0; i < n; i++)
			{
				temp[i] = start[i];//调用赋值运算符重载
			}
			delete[] start;
		}
		start = temp;
		//▲此处不能用satart+size(),因为size方法中有finish-start,而start值已经改变
		finish = start + n;
		endOfStorage = start + newcapacity;
	}
}

易错点:

判断start的值是否为空 ,如果原来的start为空,则不需要再拷贝元素和释放

浅拷贝问题

finish更新问题

size()的方法内部finish-start,而此时start已经发生改变,finish还是旧的,所以要提前定义一个临时变量保存size()的值

三、元素访问

[ ]重载

重载成普通类型和const类型,const类型可以访问const成员

T& operator[](size_t index)
{
	assert(index < size());
	return start[index];
}

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

front

返回动态数组第一个元素

T& front()
{
    return start[0];
}
const T& front()const
{
    return start[0];
}

back

返回最后一个位置前一个元素

T& back()
{
    return *(finish - 1);
}
const T& back()const
{
    return *(finish - 1);
}

四、修改类接口

push_back

插入前先判断空间是否已满,空间若满则进行扩容,扩容时,要原来的空间容量为0的情况;将value放置到末尾位置,并将finish向后移动一个单位

void push_back(const T& value)
{
    if (finish == endOfStorage)
    {
        //因为原来的capacity可能为0,所以要+3
        reserve(capacity() * 2 + 3);
    }
    *finish++ = value;
}

pop_back

尾删,先判断对象是否为空,若不为空则将finish位置前移一个单位

void pop_back()
{
    if (empty())
    {
        return;
    }
    finish--;
}

insert

任意位置插入,insert的返回值为新插入的第一个元素位置的迭代器;因为插入可能会进行扩容,导致start的值改变,所以先定义一个变量保存pos与start的相对位置;判断是否需要扩容;从插入位置开始,将所有元素向后搬移一个位置;将pos位置的值置为要插入的值;更新finish的值。

//第二个参数用const修饰,常量引用
//不用const修饰则为非常量引用
iterator insert(iterator pos, const T& value)
{
    int index = pos - start;
    assert(pos >= start && pos < finish);
    //判断空间是否足够
    if (finish == endOfStorage)
    {
        reserve(capacity() * 2);
    }
    pos = start + index;
    for (auto it = finish; it > pos; it--)
    {
        *it = *(it - 1);
    }
    *pos = value;
    finish++;
    return pos;
}

erase

判断下标合法性;从pos位置下一个位置开始,将所有元素向前搬移一个位置;更新finish的值

iterator erase(iterator pos)
{
	assert(pos >= start && pos < finish);

	auto it = pos;
	while (it < finish - 1)
	{
		*it = *(it + 1);
		it++;
	}
	finish--;
	return pos;
}

clear

清空所有元素,令finish=start即可

void clear()
{
    finish = start;
}

swap

vector内置的swap函数,调用标准库中的swap交换vector的三个成员变量的值

void swap(vector<T>& v)
{
    std::swap(start, v.start);
    std::swap(finish, v.finish);
    std::swap(endOfStorage, v.endOfStorage);
}

五、成员变量

private:
    iterator start;
    iterator finish;
    iterator endOfStorage;

vector内部有三个成员变量,start表示起始位置,finish表示有效元素的末尾位置,endOfStorage表示空间的末尾位置;通过这三个成员变量可以得到size和capacity等值,如图:

以上就是C++模拟实现vector的示例代码的详细内容,更多关于C++ vector的资料请关注脚本之家其它相关文章!

相关文章

  • 基于C语言实现推箱子游戏

    基于C语言实现推箱子游戏

    这篇文章主要为大家详细介绍了基于C语言实现推箱子游戏,文中示例代码介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
    2020-02-02
  • C++详细分析lambda表达式的本质

    C++详细分析lambda表达式的本质

    Lambda表达式是现代C++在C ++ 11和更高版本中的一个新的语法糖 ,在C++11、C++14、C++17和C++20中Lambda表达的内容还在不断更新。 lambda表达式(也称为lambda函数)是在调用或作为函数参数传递的位置处定义匿名函数对象的便捷方法
    2022-06-06
  • Matlab实现四种HSV色轮图绘制的示例代码

    Matlab实现四种HSV色轮图绘制的示例代码

    色轮图就是色彩相位图,它完整表现了色相环360度的全部颜色。本文将利用Matlab语言绘制四种不同的HSV色轮图,感兴趣的可以动手尝试一下
    2022-07-07
  • c++  复制消除问题解决示例详析

    c++  复制消除问题解决示例详析

    这篇文章主要为大家介绍了c++  复制消除问题解决示例详析,有需要的朋友可以借鉴参考下,希望能够有所帮助,祝大家多多进步,早日升职加薪
    2023-08-08
  • C/C++读写JSON数据的详细过程记录

    C/C++读写JSON数据的详细过程记录

    JSON文件无论是在web开发、客户端开发、服务端等开发中都是应用比较广泛的的第一种轻量级数据交换格式,非常方便阅读和编写,下面这篇文章主要给大家介绍了关于C/C++读写JSON数据的详细过程,需要的朋友可以参考下
    2023-04-04
  • C语言每日练习之冒泡排序

    C语言每日练习之冒泡排序

    这篇文章主要介绍了C语言冒泡排序,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
    2021-11-11
  • C语言学习之链表的实现详解

    C语言学习之链表的实现详解

    链表是一种物理存储结构上非连续、非顺序的存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。这篇文章主要介绍了C语言中链表的实现,需要的可以参考一下
    2022-11-11
  • C++实现移动立方体示例讲解

    C++实现移动立方体示例讲解

    这篇文章主要介绍了C++实现移动立方体,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习吧
    2022-12-12
  • 浅谈C语言中的sizeof()和strlen()的区别

    浅谈C语言中的sizeof()和strlen()的区别

    本文主要介绍了C语言中的sizeof()和strlen()的区别,文中通过示例代码介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
    2022-05-05
  • C语言 指针数组进阶详解

    C语言 指针数组进阶详解

    在C语言和C++等语言中,数组元素全为指针变量的数组称为指针数组,指针数组中的元素都必须具有相同的存储类型、指向相同数据类型的指针变量。指针数组比较适合用来指向若干个字符串,使字符串处理更加方便、灵活
    2022-02-02

最新评论