c++系列之vector类模拟实现

news2024/10/5 15:32:00

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构造函数

vector()


//_begin表示有效成员的开始
//_finish表示有效成员的大小
//_end表示有效的容积
vector()
	:_begin(nullptr)
	,_finish(nullptr)
	,_end(nullptr)
	{
	}

vector(size_t n, const T& value = T())

//这里不用memcpy拷贝的原因是
//1. memcpy是内存的二进制格式拷贝，将一段内存空间中内容原封不动的拷贝到另外一段内存空间中
//2. 如果拷贝的是内置类型的元素，memcpy既高效又不会出错，但如果拷贝的是自定义类型元素，并且自定义类型元素中涉及到资源管理时，就会出错，因为memcpy的拷贝实际是浅拷贝。
//3.内置类型也有拷贝构造
vector(int n, const T& value = T())
			:_begin(nullptr)
			, _finish(nullptr)
			, _end(nullptr)
		{
			_begin = new T[n];
			_finish = _begin + n;
			_end = _begin + n;
			for (int i = 0; i < n; i++)
			{
				*(_begin + i) = value;
			}
			
		}

//便捷写法
/*vector(int n, const T& value = T())
{
	reserve(n);
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		_begin[i] =  value;
	}
}
vector(int n, const T& value = T())
{
	resize(n,value);
}*/

vector(InputIterator first, InputIterator last)

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

vector(vector& v)

//拷贝构造
vector(vector<T>& v)
{
	size_t size = v._finish - v._begin;
	size_t capacity = v. _end - v._begin;
	_begin = new T[capacity];
	for (size_t i = 0; i < size; i++)
	{
		*(_begin + i) = *(v._begin + i);
	}
	_finish = _begin + size;
	_end = _begin + capacity;	
}
//简便写法
vector(vector<T>& v)
{
	vector<T> tmp(v.begin(),v.end());
	swap(tmp);
}

析构函数

~vector()

~vector()
{
	if (_begin)
	{
		delete[] _begin;
		_begin = _end = _finish = nullptr;
	}
}

运算符重载

vector& operator = (vector v)

//赋值拷贝
vector<T>& operator = (vector<T> v)
{
	swap(v);//这里传的是v的拷贝，改变v并不影响原本的对象
	return *this;
}

T& operator[](size_t pos)；


T& operator[](size_t pos)
{
	assert(pos >= 0 && pos < size());//pos在有效范围种
	return _begin[pos];
}
//const对象调用
const T& operator[](size_t pos)const
{
	assert(pos >= _begin && pos < _finish);
	return _begin[pos];
}

查询vector容积和大小

size_t size()

size_t capacity()


size_t size() const
{
	return _finish - _begin;
}

size_t capacity() const
{
	return _end - _begin;
}
size_t size()
{
	return _finish - _begin;
}

size_t capacity()
{
	return _end - _begin;
}

调整vector的容积和大小

void reserve(size_t n)

void resize(size_t n, const T& value = T())


//这里发生扩容之后，原本的_begin,_finish,_end会发生改变，所以扩容之后要更新
void reserve(size_t n)
{
	if(n > capacity())
	{
		size_t oldsize = size();
		T* tmp = new T[n];
		for (size_t i = 0; i < oldsize; i++)
		{
			tmp[i]  = _begin[i];
		}
			delete[] _begin;
			_begin = tmp;
			_finish = tmp +oldsize;
			_end = tmp + n;
		}
}

void resize(size_t n, const T& value = T())
{
	if (n < size())
	{
		_finish = _begin + n;
	}
	else
	{
		if (n > capacity())
		{
			reserve(n);
		}
		while(_finish < _begin + n)
		{
			*(_finish++) = value;
		}
	}
}

修改vector(头插，尾插，插入，删除，交换)

void push_back(const T& x)

void pop_back()

iterator insert(iterator pos, const T& x)

iterator erase(iterator pos)

void swap(vector& v)

void push_back(const T& x)
{
	if (_finish == _end)
	{
		reserve(capacity() == 0? 4: capacity()*2);
	}
		*_finish =  x;
		_finish++;
	}

void pop_back()
{
	assert(_begin != _finish);
	_finish--;
}
//这里会发生迭代器失效问题、
//原因1：如果发生扩容函数里原pos会变成野指针需要及时更新，函数外pos不会改变，所以要返回pos的新指针
//原因2.因为插入数据，原本pos意义改变，所以要及时更新，让pos指向新插入的元素
//正确做法是返回迭代器插入的指针
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
	assert(pos >= _begin && pos <= _finish);
	if (_finish == _end)
	{
		size_t size = pos - _begin;
		reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
		pos = _begin + size;
	}
	iterator end = _finish - 1;
	while (end >= pos)
	{
		*(end +1) = *(end);
		end--;
	}
	*pos = x;
	_finish++;
	return pos;
}
//迭代器失效原因1.erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前搬移，没有导致底层空间的改变，理论上讲迭代器不应该会失效，但是：如果pos刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end的位置，而end位置是没有元素的，那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素时，vs就认为该位置迭代器失效了。
//迭代器失效原因2:erase之后pos位置的意义改变，迭代器所以要更新
//正确做法是返回迭代器下一个的指针
iterator erase(iterator pos)
{
	assert(pos >= _begin && pos <_finish );
	iterator end = pos + 1;
	while (end < _finish)
	{
		*(end - 1) = *(end);
		end++;
	}
	_finish--;
	return pos;
}
void swap(vector<T>& v)
{
	std::swap(_begin,v._begin);
	std::swap(_finish,v._finish);
	std::swap(_end,v._end);
}

vector的迭代器

typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;

完整代码

namespace zjy
{
	template<class T>
	class vector
	{
		public:
		        
		typedef T* iterator;
		typedef const T* const_iterator;

		iterator begin()
		{
			return _begin;
		}

		iterator end()
		{
			return _finish;
		}

		const_iterator cbegin()
		{
			return _begin();
		}

		const_iterator cend() const
		{
			return _finish;
		}



		vector()
			:_begin(nullptr)
			,_finish(nullptr)
			,_end(nullptr)
		{

		}

		vector(int n, const T& value = T())
			:_begin(nullptr)
			, _finish(nullptr)
			, _end(nullptr)
		{
			_begin = new T[n];
			_finish = _begin + n;
			_end = _begin + n;
			for (int i = 0; i < n; i++)
			{
				*(_begin + i) = value;
			}
		}

		//vector(int n, const T& value = T())
		//{
		//	reserve(n);
		//	for (int i = 0; i < n; i++)
		//	{
		//		_begin[i] =  value;
		//	}
		//}
		//vector(int n, const T& value = T())
		//{
		//	resize(n,value);
		//}

		template<class InputIterator>
		vector(InputIterator first, InputIterator last)
		{

			while (first!= last)
			{
				push_back(*first);
				first++;
				
			}
		}

		vector(vector<T>& v)
		{
			size_t size = v._finish - v._begin;
			size_t capacity = v. _end - v._begin;
			_begin = new T[capacity];
			for (size_t i = 0; i < size; i++)
			{
				*(_begin + i) = *(v._begin + i);
			}
			_finish = _begin + size;
			_end = _begin + capacity;
		}
	//vector(vector<T>& v)
	//{
	//	vector<T> tmp(v.begin(),v.end());
	//	swap(tmp);
	//}

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

		~vector()
		{
			if (_begin)
			{
				delete[] _begin;
				_begin = _end = _finish = nullptr;
			}
		}


		size_t size() const
		{
			return _finish - _begin;
		}

		size_t capacity() const
		{
			return _end - _begin;
		}

		void reserve(size_t n)
		{
			if(n > capacity())
			{
				size_t oldsize = size();
				T* tmp = new T[n];
				for (size_t i = 0; i < oldsize; i++)
				{
					tmp[i]  = _begin[i];
				}
				delete[] _begin;

				_begin = tmp;
				_finish = tmp +oldsize;
				_end = tmp + n;
			}
		}

		void resize(size_t n, const T& value = T())
		{
			if (n < size())
			{
				_finish = _begin + n;
			}
			else
			{
				if (n > capacity())
				{
					reserve(n);
				}

				while(_finish < _begin + n)
				{
					*(_finish++) = value;

				}
			}
		}

		T& operator[](size_t pos)
		{
			assert(pos >= 0 && pos < size());
			return _begin[pos];
		}

		const T& operator[](size_t pos)const
		{
			assert(pos >= _begin && pos < _finish);
			return _begin[pos];
		}
		void push_back(const T& x)
		{
			if (_finish == _end)
			{
				reserve(capacity() == 0? 4: capacity()*2);
			}
			*_finish =  x;
			_finish++;
		}

		void pop_back()
		{
			assert(_begin != _finish);
			_finish--;
		}

		void swap(vector<T>& v)
		{
			std::swap(_begin,v._begin);
			std::swap(_finish,v._finish);
			std::swap(_end,v._end);
		}

		iterator insert(iterator pos, const T& x)
		{
			assert(pos >= _begin && pos <= _finish);
			if (_finish == _end)
			{
				size_t size = pos - _begin;
				reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
				pos = _begin + size;
			}
			
			iterator end = _finish - 1;
			while (end >= pos)
			{
				*(end +1) = *(end);
				end--;
			}

			*pos = x;
		
			_finish++;
			return pos;

		}

		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos >= _begin && pos <_finish );
			iterator end = pos + 1;
			while (end < _finish)
			{
				*(end - 1) = *(end);
				end++;

			}
			_finish--;
			return pos;

		}
	private:
		T* _begin = nullptr;
		T* _finish = nullptr;
		T* _end = nullptr;
	};
}

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