q. > 作者：@小萌新
专栏：@C++初阶
作者简介：大二学生 希望能和大家一起进步
本篇博客介绍：本篇博客会模拟Vector实现
学习目标
- 模拟默认函数实现
- 模拟迭代器实现
- 模拟容器大小相关函数
- 模拟修改内容相关函数
- 模拟访问容器相关函数
我们先来看看整体的模板是什么样子的
vector是一个经典的类模板 所以我们这里使用泛型编程
namespace shy
{
template<class T> // 使用模板
class vector
{
public:
typedef T* itreator; // 使用迭代器
typedef const T* const_iterator; // const 迭代器
private:
iterator _start; // 指向容器的头
iterator _finish; // 指向有效数据的尾
iterator _endofstorage; // 指向容器的尾
};
}
模拟默认函数的实现
构造函数
无参构造
顾名思义就是不传参数构造 那我们这里就给几个默认值就好
vector<T>() // 无参 默认初始化
:_start(nullptr),
_finish(nullptr),
_endofstorage(nullptr)
{}
我们来看看运行效果
可以运行 不会报错
迭代器构造
除了无参构造之外 vector类还支持迭代器构造
（这两个要实现后面的函数之后复用才比较简便 所以我们后面再回来实现这个函数）
template<class InputIterator> //模板函数
vector(InputIterator first, InputIterator last)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
{
//将迭代器区间在[first,last)的数据一个个尾插到容器当中
while (first != last)
{
push_back(*first);
first++;
}
}
指定构造
此外vetor构造函数还支持指定大小构造相同的值 也是一样 我们后面先实现其他函数之后再来实现它们
所以说我们这里要输入两个参数 一个是大小 一个是值
那么思路就很清晰了 插入n个这个值就好啦
//构造函数3
vector(size_t n, const T& val)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
{
reserve(n); //调用reserve函数将容器容量设置为n
for (size_t i = 0; i < n; i++) //尾插n个值为val的数据到容器当中
{
push_back(val);
}
}
析构函数
释放空间 全部指针（迭代器）置空即可 代码表示如下
~vector()
{
delete[] _start;
_start = nullptr; //_start置空
_finish = nullptr; //_finish置空
_endofstorage = nullptr; //_endofstorage置空
}
拷贝构造
思路如下
我们首先将空间扩大至要拷贝的空间
然后一个个的插入数据即可
代码表示如下
//现代写法
vector(const vector<T>& v)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
{
reserve(v.capacity()); //调用reserve函数将容器容量设置为与v相同
for (auto e : v) //将容器v当中的数据一个个尾插过来
{
push_back(e);
}
}
赋值运算符重载
这里也很简单
我们使用传值拷贝 然后交换它们的三个指针就可以
//现代写法
vector<T>& operator=(vector<T> v) //编译器接收右值的时候自动调用其拷贝构造函数
{
swap(v); //交换这两个对象
return *this; //支持连续赋值
}
容量大小相关函数
capacity
这个函数的意思很明显 就是返回容量有多少就可以
代码也很简单
int capacity()
{
return _endofstorage - _start; // 计算容量大小
}
size
返回有效元素的个数 代码也是一样的
int size()
{
return _finish - _start; // 计算有效元素个数
}
empty
判断是否为空 这里只要判断下首和尾是否相同就可以了
bool empty()
{
return _finish == _start;
}
reserve
reserve的使用规则如下
- 如果reserve的大小小于本来容器的容量 那就什么都不做
- 如果reserve的大小大于本来容器的容量 那就扩容至给予的大小
代码表示和效果图如下
void reserve(int n)
{
if (n > this->capacity()) // 这里写this指向也可以
{
size_t sz = size(); //记录一下原本的大小是多少
T* tmp = new T[n]; // 开辟出来这么大的空间
// 这里开始将原本空间的所有数据拷贝进去
if (_start)
{
int i = 0;
while (i<sz)
{
tmp[i] = *(_start + i);
i++;
}
// 走到这里全部赋值完毕
}
delete[] _start; // 将原本的容器删除
_start = tmp;
_finish = _start + sz;
_endofstorage = _start + n;
// 这里它的三个指标也要改变
}
}
这里我们有两个注意点
一 我们必须提前保存size的值
这是为什么呢？ 还记不记我们要在什么时候使用sz
是在start被赋值tmp的时候吧 那么这个时候start的位置是不是改变了
size的值是不是就失真了啊 （size = finish - start （原本的））
所以说我们要提前保存size的值
二 我们这里必须使用传值赋值不能使用memcpy
为什么呢？
如果是自定义类型的话 是不是传值还是memcpy没有任何区别
但是如果是自定义类型呢？
假如我们使用memcpy进行复制的话 是不是就是连指针指向的位置都复制过来了啊
那么当我们delete原来空间的时候是不是全部会自动调用析构函数然后不就直接g了
开新空间开了个寂寞
所以说这个时候用传值拷贝就可以了
resize
resize的使用规则是这样子的
首先它有两个参数 一个是我们要resize的大小 一个是默认初始化的值
- 假设我们要resize的大小小于目前的有效元素 我们将n赋值给_finish
- 假设我们要resize的大小大于目前的有效元素并且小于有效容量时 我们将_finish到n这一段赋值给我们给的值
- 假设我们要resize的大小大于目前的有效元素并且大于有效容量时 扩容有效容量大小到n 之后重复2的操作
void resize(int n ,const T& val = T())
{
assert(n >= 0);
// 首先处理最简单的情况 也就是resize小于当前有效元素
if (n < size())
{
_finish = n;
}
if (n > size())
{
reserve(n); // 这里不用管其他的直接用就行 因为容量小于caoacity是什么都不会发生的
while (_finish < _start + n)// 注意不是finish大于n 而是要大于start+n
{
*_finish = val;
_finish++;
}
}
}
修改内容相关函数
push_back
见名知义 往后插入一个元素 和前面一样 我们需要判断是否需要扩容
这个时候我们的引用传参的左右就来了 万一我们要传递的参数是一个非常大大的数组呢？
如果传值传递是不是效率就特别低了
代码表示如下
void push_back(const T& val)
{
if (_finish == _endofstorage)
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity()); // 扩容
}
_finish = val; // 赋值
_finish++; // 指针++
}
pop_bakc
尾删 这个操作就更简单了 只不过有一个小注意点要判断下是否为空
void pop_back()
{
assert(!empty());
_finish--;
}
insert
insert函数可以在指定的pos位置插入一个数据
我们需要给两个参数 一个是我们要插入位置的迭代器 一个是要插入的数据
代码表示如下
void insert(iterator pos, const T& val)
{
// 首先要判断是否需要扩容
if (_endofstorage == _finish)
{
int len = pos - _start;
reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());
pos = _start + len; // 为什么这么操作呢？ 因为扩容之后start的位置有可能改变
}
iterator end = _finish;
// 将前面一个位置移动到后面一个位置 pos位置不移动
while (pos < end)
{
*(end) = *(end - 1);
end--;
}
*pos = val;
_finish++;
}
earse
这里可以指定位置函数 还是一样记得要判断是否为空
还有一点特殊点就是它会返回被它删除之后的下一位迭代器！
代码表示如下
iterator earse(iterator pos)
{
assert(!empty());
iterator it = pos;
while (pos != _finish)
{
*pos = *(pos +1)
}
_finish--;
return pos;
}
迭代器相关函数
这里返回的都很简单 我们直接写就好了
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator begin()
{
return _start;
}
const_iterator end()
{
return _finish;
}
访问下标有关
Vector还支持下标访问
所以说我们这里要重载下下标访问运算符
代码表示如下
T& operator[](size_t i)
{
assert(i < size()); //检测下标的合法性
return _start[i]; //返回对应数据
}
const T& operator[](size_t i)const
{
assert(i < size()); //检测下标的合法性
return _start[i]; //返回对应数据
}
总结
本篇博客主要介绍了vector的模拟实现
由于作者水平有限 错误在所难免 希望大佬看到之后可以及时指正
如果这篇文章帮助到了你 别忘记一键三连啊
阿尼亚 哇酷哇酷！
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