[C++随笔录] vector模拟实现-阿里云开发者社区

[C++随笔录] vector模拟实现

2023-10-16 161

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简介： [C++随笔录] vector模拟实现

基本结构

// 可以是不同类型, 用类模板
template <class T>
class vector
{
public:
  // 源码里面成员变量的类型用的是迭代器,
  // 所以, 先定义迭代器类型
  typedef T* iterator;
  typedef const T* const_iterator;
private:
  iterator _start = nullptr; // 相当于string类中的 _str
  iterator _finish = nullptr; // 相当于string类中的 _size
  iterator _endofstorage = nullptr; // 相当于string类中的 _capacity
}

成员变量先给缺省值, 便于后面的构造函数和拷贝构造函数
迭代器是 T* , 跟string类中迭代器是 char* 是一样的道理

天选之子

构造

默认构造函数

vector()
  :_start(nullptr)
  , _finish(nullptr)
  , _endofstorage(nullptr)
{
}

由于我们给成员变量都给了缺省值, 那么👇👇👇

vector()
{
}

开空间 + 初始化
开空间 + 初始化 也是 resize 干的事情, 那么我们就可以直接复用

vector(int n, const T& val = T()) // 缺省值给T的默认构造出来的对象
{
  resize(n, val);
}

迭代器区间初始化

从上一篇文章得出: 同类型, 不同类型, 数组的区间都可以进行初始化. 迭代器多样化 ⇒ 套用模版

⇒ 进而我们得出: 在模版中可以套用模版

template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{
  int n = last - first;
  resize(n);
  int i = 0;
  while (first != last)
  {
    _start[i++] = *first;
    first++;
  }
}

拷贝构造

vector(const vector<T>& tem)
{
  // 找一块新空间 -- 外部深拷贝
  _start = new T[tem.capacity()];
  // memcpy(_start, tem._start, tem.capacity); -- 内部浅拷贝, 是错误的
  for (int i = 0; i < tem.size(); i++) // 内部深拷贝
  {
    _start[i] = tem[i];
  }
  // 更新size 和 capacity
  _finish = _start + tem.size();
  _endofstorage = _start + tem.capacity();
}

不能使用memcpy来进行拷贝数据的原因 && 外部和内部的深拷贝图示

析构

~vector()
{
  // 释放空间
  delete[] _start;
  // 置空
  _start = _finish = _endofstorage = nullptr;
}

operator=

// 现代写法 -- 传值传参, 巧借拷贝构造
T& operator=(const T tem)
{
  swap(tem);
  return *this;
}

空间

reserve

void reserve(size_t n)
{
  assert(n > 0);
  if (n > capacity())
  {
    size_t sz = size();  // 应该先保存一份sz <== _start会发生变化
    T* tem = new T[n];
    // 拷贝数据
    // memcpy(tem._start, _start, n); // 内部浅拷贝
    for (int i = 0; i < size(); i++)
    {
      tem[i] = _start[i]; //调用了T的赋值, 从而实现深拷贝
    }
    // 更新_start
    delete[] _start;
    _start = tem;
    // 更新size 和 capacity
    _finish = _start + sz;
    _endofstorage = _start + n;
  }
}

resize

void resize(size_t n, const T& val = T())
{
  assert(n > 0);
  // 缩
  if (size() > n)
  {
    _finish = _start + n;
  }
  // 扩
  else
  {
    reserve(n); // 先开n个空间
    // 从_finish位置开始初始化
    for (int i = size(); i < size() + n; i++)
    {
      _start[i] = val;
    }
    // 改变_finish
    _finish = _finish + n;
  }
}

size && capacity

const size_t size()const
{
  return _finish - _start;
}
const size_t capacity()const
{
  return _endofstorage - _start;
}

增

insert

void insert(iterator pos, const T& val = T())
{
  assert(pos >= _start && pos <= _finish);
  size_t len = pos - _start; // 在扩容前, 先保存一下pos的相对位置, 以免异地扩容, _start发生变化, 导致pos迭代器失效
  // 是否扩容
  if (_finish == _endofstorage)
  {
    // 考虑到首次插入
    size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
    reserve(newcapacity);
    pos = _start + len; // 扩容后, 更新pos
  }
  // 往后挪动数据
  iterator end = _finish - 1; 
  while (end >= pos)
  {
    *(end + 1) = *end;
    end--;
  }
  // 插入
  *pos = val;
  _finish = _finish + 1;
}

push_back

void push_back(const T& val = T())
{
   是否扩容
  //if (_finish == _endofstorage)
  //{
  //  size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
  //  reserve(newcapacity);
  //}
  //*_finish = val;
  //++_finish;
  // 复用insert
  insert(_finish, val);
}

删

erase

iterator erase(iterator pos)
{
  assert(pos >= _start && pos < _finish);
  // 往前挪动数据
  iterator it = pos + 1 ;
  while (it != _finish)
  {
    *(it - 1) = *it;
    it++;
  }
  // 更新size
  --_finish;
  return pos;
}

pop_back

void pop_back()
{
  // 复用erase, 传参_finish - 1
  erase(--end());
}

查 && 改

swap

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

operator[]

T& operator[](size_t n)
{
  return _start[n];
}
const T& operator[](size_t n)const 
{
  return _start[n];
}

源码

#pragma once
#include<assert.h>
#include<iostream>
namespace muyu
{
  template <class T>
  class vector
  {
  public:
    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;
    }
    vector()
    {
    }
    vector(int n, const T& val = T()) // 缺省值给 T的默认构造出来的对象
    {
      resize(n, val);
    }
    template <class InputIterator>
    vector(InputIterator first, InputIterator last)
    {
      int n = last - first;
      resize(n);
      int i = 0;
      while (first != last)
      {
        _start[i++] = *first;
        first++;
      }
    }
    vector(const vector<T>& tem)
    {
      // 找一块新空间 -- 外部深拷贝
      _start = new T[tem.capacity()];
      // memcpy(_start, tem._start, tem.capacity); -- 内部浅拷贝, 是错误的
      for (int i = 0; i < tem.size(); i++) // 内部深拷贝
      {
        _start[i] = tem[i];
      }
      // 更新size 和 capacity
      _finish = _start + tem.size();
      _endofstorage = _start + tem.capacity();
    }
    ~vector()
    {
      // 释放空间
      delete[] _start;
      // 置空
      _start = _finish = _endofstorage = nullptr;
    }
    const size_t size()const
    {
      return _finish - _start;
    }
    const size_t capacity()const
    {
      return _endofstorage - _start;
    }
    void reserve(size_t n)
    {
      assert(n > 0);
      if (n > capacity())
      {
        size_t sz = size();  // 应该先保存一份sz <== _start会发生变化
        T* tem = new T[n];
        // 拷贝数据
        // memcpy(tem._start, _start, n); // 内部浅拷贝
        for (int i = 0; i < size(); i++)
        {
          tem[i] = _start[i]; //调用了T的赋值, 从而实现深拷贝
        }
        // 更新_start
        delete[] _start;
        _start = tem;
        // 更新size 和 capacity
        _finish = _start + sz;
        _endofstorage = _start + n;
      }
    }
    void resize(size_t n, const T& val = T())
    {
      assert(n > 0);
      if (size() > n)
      {
        _finish = _start + n;
      }
      else
      {
        reserve(n); // 先开n个空间
        // 从_finish位置开始初始化
        for (int i = size(); i < size() + n; i++)
        {
          _start[i] = val;
        }
        // 改变_finish
        _finish = _finish + n;
      }
    }
    void push_back(const T& val = T())
    {
       是否扩容
      //if (_finish == _endofstorage)
      //{
      //  size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
      //  reserve(newcapacity);
      //}
      //*_finish = val;
      //++_finish;
      insert(_finish, val);
    }
    void insert(iterator pos, const T& val = T())
    {
      assert(pos >= _start && pos <= _finish);
      size_t len = pos - _start; // 在扩容前, 先保存一下pos的相对位置, 以免异地扩容, _start发生变化, 导致pos迭代器失效
      // 是否扩容
      if (_finish == _endofstorage)
      {
        size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
        reserve(newcapacity);
        pos = _start + len; // 扩容后, 更新pos
      }
      // 往后挪动数据
      iterator end = _finish - 1;
      while (end >= pos)
      {
        *(end + 1) = *end;
        end--;
      }
      // 插入
      *pos = val;
      _finish = _finish + 1;
    }
    T& operator[](size_t n)
    {
      return _start[n];
    }
    const T& operator[](size_t n)const 
    {
      return _start[n];
    }
    void swap(vector<T>& tem)
    {
      std::swap(_start, tem._start);
      std::swap(_finish, tem._finish);
      std::swap(_endofstorage, tem._endofstorage);
    }
    iterator erase(iterator pos)
    {
      assert(pos >= _start && pos < _finish);
      iterator it = pos + 1 ;
      while (it != _finish)
      {
        *(it - 1) = *it;
        it++;
      }
      --_finish;
      return pos;
    }
    void pop_back()
    {
      // 复用erase, 传参_finish - 1
      erase(--end());
    }
    // 现代写法 -- 传值传参, 巧借拷贝构造
    T& operator=(const T tem)
    {
      swap(tem);
      return *this;
    }
  private:
    iterator _start = nullptr; // 相当于string类中的 _str
    iterator _finish = nullptr; // 相当于string类中的 _size
    iterator _endofstorage = nullptr; // 相当于string类中的 _capacity
  };
}

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删

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