前面的文章中,给出了对于的模拟实现,本篇文章将给出关于的模拟实现。
目录
1.基本框架:
2. 返回值与迭代器:
2.1 返回值capacity与size:
2.2 两种迭代器iterator和const_iterator:
3. 扩容与push_back与pop_back:
3.1 扩容:
3.2 push_back:
3.3 pop_back:
4. 运算符重载[]:
测试:
5. 拷贝构造函数:
6. 运算符重载=:
7. 打印函数print_vecotr:
测试:
8. 插入insert:
9. resize(n):
10. erase:
测试:
11. 代码总览:
1.基本框架:
对于类,主要是针对于字符型变量这一种数据类型,但是对于,要同时适用于不同的数据类型,对于这一点,可以利用之前C++(10)——模板-CSDN博客中的模板参数来实现。在中的源代码中,类中的成员变量分别为。三个变量的类型都是迭代器。其中表示开头,表示已有内容的结尾,表示开辟空间的结尾。
通过上述信息,可以给出类的基本构成:
namespace violent
{
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _endofstorage;
};
}
对于的构造函数,直接初始化为即可。因为三个成员变量的类型是由内置类型经过后的,因此,三个成员变量的类型可以看作内置类型,对于内置类型的初始化,可以通过声明成员变量的同时,给缺省值来达成。即:
namespace violent
{
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
vector()
{}
private:
iterator _start = nullptr;
iterator _finish = nullptr;
iterator _endofstorage = nullptr;
};
}
对于类的析构函数,只需要先检测是否为空,为空则说明外部没有对实例化的对象进行操作。如果不为空,则需要调用析构函数,对于对象进行清理。
~vector()
{
if (_start)
{
delete[]_start;
_start = _finish = _endofstorage = nullptr;
}
}
2. 返回值与迭代器:
2.1 返回值capacity与size:
在上一部分说到了三个成员变量各自的意义,具体可以由下面的图形表示:
通过对于三个成员变量进行计算,可以得到空间中已有内容的长度,空间的整体大小。代码如下:
size_t capacity() const
{
return _endofstorage - _start;
}
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
2.2 两种迭代器iterator和const_iterator:
同时为了方便后续使用迭代器,需要获取空间的起始地址,空间的末尾地址,代码表示如下:
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator begin() const
{
return _start;
}
const_iterator end() const
{
return _finish;
}
3. 扩容与push_back与pop_back:
3.1 扩容:
对于扩容,其整体思路如下:
假设已有的空间的首地址为,即:
如果已有的空间不满足使用需求,需要开辟大小为的空间,则通过操作符来开辟一块大小为的空间,这里将这块空间命名为,即:
如果对应的空间中没有内容,即为空,则直接让即可。
如果的空间中存在内容,则先使用函数将内容拷贝到中,再释放掉。最后
在上述步骤结束后,需要修订扩容后空间的。
对于同一块空间,。。
但是,由于会改变,并且当存在内容时会进行释放。因此上述计算方法便不再成立。应在开辟空间之前,提前算出中已有内容的长度,后续进行计算,即:
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
T* tmp = new T[n];
int oldlen = size();
if (_start)
{
memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * oldlen);
delete[] _start;
}
_start = tmp;
_finish = _start + oldlen;
_endofstorage = _start + n;
}
}
3.2 push_back:
再进行插入之前,首先需要检查空间是否已满,即,如果相等,则需要进行扩容,再进行插入。具体代码如下:
void push_back(const T& x)
{
if (_finish == _endofstorage)
{
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
}
*_finish = x;
_finish++;
}
3.3 pop_back:
原理较为简单,不进行过多叙述,只给出代码:
void pop_back()
{
if (size() > 0)
{
_finish--;
}
}
4. 运算符重载[]:
与类型中的实现方法相同,这里不过多解释,只给出代码:
T& operator[](size_t pos)
{
return _start[pos];
}
const T& operator[](size_t pos) const
{
return _start[pos];
}
测试:
利用下方代码对于上面给出的函数进行测试:
void test1()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
vector<int>::iterator it1 = v.begin();
for (auto e : v)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
v[i]++;
cout << v[i] << ' ';
}
v.pop_back();
v.pop_back();
cout << endl;
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
cout << v[i] << ' ';
}
}
运行结果如下:
5. 拷贝构造函数:
由于类中存在指针,因此拷贝构造函数需要实现深拷贝,即:
vector(const vector<T>& x)
{
_start = new T[x.capacity()];
memcpy(_start, x._start, sizeof(T) * x.size());
_finish = _start + x.size();
_endofstorage = _start + x.capacity();
}
通过上述代码不难发现,深拷贝就是需要将传参的对象中的内容,空间等一一赋给。
对于上述功能,通过_函数也可以实现,因此,对于拷贝构造函数可以化简为以下形式:
vector(const vector<T>& x)
{
for (auto e : x)
{
push_back(e);
}
}
6. 运算符重载=:
对于上方的拷贝构造,是利用一个已有的对象去初始化另一个对象。对于运算符重载,则是已有两个一直的对象,用一个对象去给另一个对象赋值。赋值方法与类中的实现方法相同,这里只给出代码,不做过多解释:
void swap(vector<T> x)
{
std::swap(_start, x._start);
std::swap(_finish, x._finish);
std::swap(_endofstorage, x._endofstorage);
}
vector<T>& operator=(vector<T> x)
{
swap(x);
return *this;
}
7. 打印函数print_vecotr:
void print_vector(const vector<T>& x)
{
cout << endl;
vector<T>::const_iterator it2 = x.begin();
while (it2 != x.end())
{
cout << *it2 << ' ';
it2++;
}
cout << endl;
for (auto e : x)
{
cout << e << ' ';
}
}
测试:
利用下方的代码对于上述函数进行测试:
void test2()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
vector<int> v1 = v;
for (auto e : v1)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
vector<int> v2;
v2 = v;
for (auto e1 : v2)
{
cout << e1 << ' ';
}
v2.print_vector(v2);
}
运行结果如下:
8. 插入insert:
对于,即在给出的位置插入给定的字符。
在进行插入前,首先需要检测给出的位置是否合法。即。
在检查结束后,需要查看是否需要扩容。随后,利用函数将位置即以后的字符向后整体移动一位,最后在位置插入字符。
对于上述步骤,需要主语,如果发生了扩容,需要提前记录的位置,记录的方法,需要计算出位置到首地址这部分的内容的长度,即。如果发生了扩容,则在扩容结束后,让。具体代码如下:
void insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
if (_finish == _endofstorage)
{
int len = pos - _start;
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
pos = _start + len;
}
memmove(pos + 1, pos, sizeof(T) * (_finish - pos));
*pos = x;
++_finish;
}
9. resize(n):
对于,即改变容量兼初始化:
当时,需要进行缩容。此处由于不涉及扩容,因此直接改变为即可。
当时,并不需要额外开辟空间,后面的空间进行初始化即可
当时,需要先扩容再初始化。这里为了方便理解以及简化代码,将后两种情况合并。
具体代码如下:
void resize(size_t n, T val = T())
{
if (n > capacity())
{
reserve(n);
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = val;
++_finish;
}
}
else
{
_finish = _start + n;
}
}
10. erase:
函数为清除给定位置的内容,即从位置开始,让的内容赋值给。具体代码如下:
void erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
while (pos < _finish)
{
*pos = *(pos + 1);
++pos;
}
--_finish;
}
测试:
通过下面给出的代码对上述函数进行测试:
void test2()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
vector<int> v1 = v;
for (auto e : v1)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
vector<int> v2;
v2 = v;
for (auto e1 : v2)
{
cout << e1 << ' ';
}
v2.print_vector(v2);
}
void test3()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
for (auto e : v)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
v.insert(v.begin(), 11);
v.insert(v.begin(), 21);
v.insert(v.begin(), 31);
v.insert(v.begin(), 41);
for (auto e : v)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
v.resize(15);
for (auto e : v)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
v.erase(v.begin());
v.erase(v.begin());
for (auto e : v)
{
cout << e << ' ';
}
}
运行结果如下:
11. 代码总览:
#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
namespace violent
{
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
vector()
{}
/*vector(const vector<T>& x)
{
_start = new T[x.capacity()];
memcpy(_start, x._start, sizeof(T) * x.size());
_finish = _start + x.size();
_endofstorage = _start + x.capacity();
}*/
vector(const vector<T>& x)
{
for (auto e : x)
{
push_back(e);
}
}
void swap(vector<T> x)
{
std::swap(_start, x._start);
std::swap(_finish, x._finish);
std::swap(_endofstorage, x._endofstorage);
}
vector<T>& operator=(vector<T> x)
{
swap(x);
return *this;
}
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator begin() const
{
return _start;
}
const_iterator end() const
{
return _finish;
}
size_t capacity() const
{
return _endofstorage - _start;
}
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
T* tmp = new T[n];
int oldlen = size();
if (_start)
{
memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * oldlen);
delete[] _start;
}
_start = tmp;
_finish = _start + oldlen;
_endofstorage = _start + n;
}
}
void push_back(const T& x)
{
if (_finish == _endofstorage)
{
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
}
*_finish = x;
_finish++;
}
void pop_back()
{
if (size() > 0)
{
_finish--;
}
}
T& operator[](size_t pos)
{
return _start[pos];
}
const T& operator[](size_t pos) const
{
return _start[pos];
}
void print_vector(const vector<T>& x)
{
cout << endl;
vector<T>::const_iterator it2 = x.begin();
while (it2 != x.end())
{
cout << *it2 << ' ';
it2++;
}
cout << endl;
for (auto e : x)
{
cout << e << ' ';
}
}
void insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
if (_finish == _endofstorage)
{
int len = pos - _start;
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
pos = _start + len;
}
memmove(pos + 1, pos, sizeof(T) * (_finish - pos));
*pos = x;
++_finish;
}
void resize(size_t n, T val = T())
{
if (n > capacity())
{
reserve(n);
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = val;
++_finish;
}
}
else
{
_finish = _start + n;
}
}
void erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
while (pos < _finish)
{
*pos = *(pos + 1);
++pos;
}
--_finish;
}
~vector()
{
if (_start)
{
delete[]_start;
_start = _finish = _endofstorage = nullptr;
}
}
private:
iterator _start = nullptr;
iterator _finish = nullptr;
iterator _endofstorage = nullptr;
};
void test1()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
vector<int>::iterator it1 = v.begin();
for (auto e : v)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
v[i]++;
cout << v[i] << ' ';
}
v.pop_back();
v.pop_back();
cout << endl;
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
cout << v[i] << ' ';
}
}
void test2()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
vector<int> v1 = v;
for (auto e : v1)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
vector<int> v2;
v2 = v;
for (auto e1 : v2)
{
cout << e1 << ' ';
}
v2.print_vector(v2);
}
void test3()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
for (auto e : v)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
v.insert(v.begin(), 11);
v.insert(v.begin(), 21);
v.insert(v.begin(), 31);
v.insert(v.begin(), 41);
for (auto e : v)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
v.resize(15);
for (auto e : v)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
v.erase(v.begin());
v.erase(v.begin());
for (auto e : v)
{
cout << e << ' ';
}
}
}
#include"vector.h"
int main()
{
/*violent::test1();
violent::test2();*/
violent::test3();
return 0;
}