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      C++——vector类及其模拟实现

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      C++——vector类及其模拟实现

      2025-02-10 08:54:34 阅读次数:16

      pos,vector,对象,拷贝,指针,类型,赋值

      前言:前边我们进行的string类的方法及其模拟实现的讲解。这篇文章将继续进行C++的另一个常用类——vector。


      一.什么是vector

      vector和string一样,隶属于C++中STL标准模板库中的一个自定义数据类型,实际上就是线性表。两者之间有着很多相似,甚至相同的方法。

      但是它们也有着很大的不同:因为vector是线性表,所以他可以存储任意类型的数据,甚至是自定义类型的数据,包括vector本身。


      二.vector基本框架

      #include<assert.h>
      
      namespace Myvector
      {
      	template<class T>
      	class vector
      	{
      	public:
      		typedef T* iterator;
      		typedef const T* const_iterator;
      		//构造函数
      		voctor()
      		{}
      		//析构函数
      		~voctor()
      		{
      			delete[] _start;
      			_strat = _finish = _endofstorage = nullptr;
      		}
      		//迭代器
      		iterator begin()
      		{
      			return _start;
      		}
      		iterator end()
      		{
      			return _finish;
      		}
      		const_iterator begin() const
      		{
      			return _start;
      		}
      		const_iterator end() const
      		{
      			return _finish;
      		}
      		//数据个数
      		size_t size() const
      		{
      			return _finish - _start;
      		}
      		//空间大小
      		size_t capacity() const
      		{
      			return _endofstorage - _start;
      		}
      		//[]运算符重载
      		T& operator[](size_t pos)
      		{
      			assert(pos < size());
      			return _start[pos];
      		}
      		const T& operator[](size_t pos) const
      		{
      			assert(pos < size());
      			return _start[pos];
      		}
      
      	private:
      		iterator _start = nullptr;
      		iterator _finish = nullptr;
      		iterator _endofstorage = nullptr;
      	};
      }

      因为vector允许定义不同类型的数据,所以我们要使用模版来定义类。

      值得注意的是,在voctor中我们不用传统的size和capacity来定义数据个数和总空间大小,而是都将它们定义为指针类型,通过指针间的相减来得到size和capacity。初始情况下三者均为空指针。

      同时我们将T*指针类型重定义为iterator,这是因为vector的本质就是数组,其迭代器就是指针。


      三.vector常用操作

      1.扩容

      扩容分为两种方式,只扩容不初始化的reserve,以及扩容并且初始化的resize调整:

      		//扩容
      		void reserve(size_t n)
      		{
      			if (n > capacity())
      			{
      				size_t old_size = size();
      				T* tmp = new T[n];
      				//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());
      				for (size_t i = 0; i < old_size; i++)
      				{
      					tmp[i] = _start[i];
      				}
      				delete[] _start;
      				_start = tmp;
      				_finish = old_size + tmp;
      				_endofstorage = tmp + n;
      			}
      		}

      扩容较为简单,值得注意的是这里不在使用strcpy,而是通过for循环的方式进行赋值。

      		//调整
      		void resize(size_t n,const T& val = T())
      		{
      			if (n > size())
      			{
      				reserve(n);
      				while (_finish < _start + n)
      				{
      					*_finish = val;
      					_finish++;
      				}
      			}
      			else
      			{
      				_finish = _start + n;
      			}
      		}

      对于resize,因为我们需要使用缺省参数,但是由于vector的对象类型不定,甚至是自定义类型,所以我们不能使用0作为缺省参数,而应使用匿名对象作为参数,让匿名对象去自动识别类型并调用自己的构造函数形成初始值。


      2.插入

      先来看尾插,与string类似,需要考虑扩容:

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

      测试如下:

      C++——vector类及其模拟实现

       在来看指定位置的插入,先判断pos是否合法,同样需要判断扩容:

      		//指定位置插入
      		void insert(iterator pos, const T& val)
      		{
      			assert(pos >= _start);
      			assert(pos < _finish);
      			if (_finish == _endofstorage)
      			{
      				size_t len = pos - _start;
      				reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
      				//扩容要更新pos
      				pos = _start + len;
      			}
      			iterator it = _finish - 1;
      			while (it >= pos)
      			{
      				*(it + 1) = *it;
      				--it;
      			}
      			*pos = val;
      			_finish++;
      		}

      这个指定的位置pos用迭代器比用数字更加方便进行比较,所以建议直接使用迭代器进行插入。

      有一点值得注意的是,传入的pos是指向原数组的,如果进行了扩容,那么原数组被销毁,所有的指针都指向新的数组,所以也需要对pos指针进行更新,否则pos就会成为野指针。 

       测试如下:

      C++——vector类及其模拟实现


      3.遍历

      除了上边的for循环遍历外,我们还可以通过迭代器和范围for进行遍历:

      		vector<int>::iterator it = v.begin();
      		while (it != v.end())
      		{
      			cout << *it << ' ';
      			++it;
      		}
      		cout << endl;
      		for (auto e : v)
      		{
      			cout << e << ' ';
      		}
      		cout << endl;

      测试如下:

      C++——vector类及其模拟实现


      4.删除

      首先来看尾删,和顺序表一样,尾删就直接让_finish减1即可,还要注意判断是否为空:

      		//判空
      		bool empty()
      		{
      			return _start == _finish;
      		}
      		//尾删
      		void pop_back()
      		{
      			assert(!empty());
      			--_finish;
      		}

      测试如下:

      C++——vector类及其模拟实现

       再来看指定位置的删除:

      		//指定位置删除
      		void erase(iterator pos)
      		{
      			assert(pos >= _start);
      			assert(pos < _finish);
      			iterator it = pos + 1;
      			while (it < _finish)
      			{
      				*(it - 1) = *it;
      				it++;
      			}
      			_finish--;
      		}

      测试如下:

      C++——vector类及其模拟实现


      5.交换 

      想要实现两个对象之间的交换,其底层实现还是要借助std库中的swap函数:

      		//交换
      		void swap(vector<T>& v)
      		{
      			std::swap(_start, v._start);
      			std::swap(_finish, v._finish);
      			std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
      		}

      测试如下: 

      C++——vector类及其模拟实现 


      6.赋值

      使用容器的一种必不可少的方法就是相同类型的对象之间的赋值,这就关系到类中的拷贝构造函数了。

      我们知道拷贝构造分为浅拷贝和深拷贝,后者要关系到指针,显然,voctor类型对象的成员变量都是指针,所以我们必须写出深拷贝构造函数:

      		//拷贝构造函数
      		vector(const vector<T>& v)
      		{
      			reserve(v.capacity());
      			for (auto& e : v)
      			{
      				push_back(e);
      			}
      		}

      这里我们采用了先开空间,在依次尾插的方式来实现拷贝构造函数,测试如下:

      C++——vector类及其模拟实现


      还可以使用“=”运算符重载的方式进行赋值:

      		//=运算符重载
      		vector<T>& operator=(vector<T> v)
      		{
      			swap(v);
      			return *this;
      		}

      这个写法非常的高明,假设赋值为:v1 = v2,那么v将作为v2的拷贝与v1进行交换,然后返回v1,而v因为只是一个拷贝,出函数后就会被销毁,所以也不会影响到v2的值,测试如下:

       C++——vector类及其模拟实现


       此外,还有一种方式,他可以选择某个对象的部分区间赋值给新的对象,叫做迭代器区间构造:

      		//迭代器区间构造
      		template<class InputIterator>
      		vector(InputIterator first, InputIterator last)
      		{
      			while (first != last)
      			{
      				push_back(*first);
      				first++;
      			}
      		}

       这里要注意,该函数我们把它写成模版函数。

      类模板的成员函数可以是函数模版,那么写成这样的好处是什么呢?

      C++——vector类及其模拟实现

      能够看出,我们不仅能截取同为vector类型的对象,还能够截取不同的string类型的对象。 

      版权声明:本文内容来自第三方投稿或授权转载,原文地址:https://blog.csdn.net/2303_78442132/article/details/136690697,作者:很楠不爱,版权归原作者所有。本网站转在其作品的目的在于传递更多信息,不拥有版权,亦不承担相应法律责任。如因作品内容、版权等问题需要同本网站联系,请发邮件至ctyunbbs@chinatelecom.cn沟通。

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