【C++】---STL之vector的模拟实现
- 一、vector在源码中的结构：
- 二、vector类的实现：
- 1、vector的构造
- 2、析构
- 3、拷贝构造
- 4、赋值运算符重载
- 5、迭代器
- 6、operator[ ]
- 7、size()
- 8、capacity()
- 9、reserve()
- 10、resize()
- 11、empty()
- 12、push_back()
- 13、pop_back()
- 14、insert()
- 15、erase()
一、vector在源码中的结构：
vector的成员变量：
start，finish，end_of_storage的返回类型都是迭代器！
他的成员变量是三个迭代器：
（1）start：指向第1个元素（开始）
（2）finish：指向数据的结束
（3）end_of_storage：指向空间的结束
二、vector类的实现：
实现以下vector相关内容：
1、vector的构造
1、无参数构造，构造出一个空容器：
//1、构造函数:
vector()// 空的构造函数，所有变量都初始化为空！
:_start(nullptr)
,_finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
}
2、填充构造函数 向容器中插入n个值为val的元素
// 1.1 填充构造函数 向容器中插入n个值为val的元素
vector(size_t n, const T& val)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
reserve(n);
while (n)
{
push_back(val);
n--;
}
}
3、完整代码：
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
namespace yjl
{
template<class T>
class vector
{
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _end_of_storage;
public:
//1、构造函数:
vector()// 空的构造函数，所有变量都初始化为空！
:_start(nullptr)
,_finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
}
// 1.1 填充构造函数 向容器中插入n个值为val的元素
vector(size_t n, const T& val)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
reserve(n);
while (n)
{
push_back(val);
n--;
}
}
};
}
2、析构
// 2、析构
~vector()
{
if (_start)
{
delete[] _start;// 释放空间！
}
_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;
// 对vector的三个迭代器置空！
}
3、拷贝构造
1、传统的写法：
注意： 当我们不写vector的拷贝构造函数，编译器会自动生成一份，但编译器生成的只能完成数据的浅拷贝，然而vector的三个成员变量都是迭代器，也就是指针T*，如果T是内置类型，那么就不会出现问题，但是如果T是自定类型，会出现拷贝对象和被拷贝对象指向同一块空间，根据后定义的先析构的原则，此程序会析构两次，会导致程序崩溃
// 3、拷贝构造：
// (1)传统写法：v1(v)
vector(const vector<T>& v)
{
// 1.申请空间
_start = new T[v.capacity()];
// 2.拷贝数据
for (int i=0;i<v.size();i++)
{
_start[i] = v._start[i];
}
// 3.更新数据
_finish = _start + v.size();
_end_of_storage = _start + v.capacity();
}
2、现代的拷贝构造：开空间+逐个尾插
使用现代的拷贝构造时必须初始化，否则_start、_finish、_end_of_storage都是随机值，拷贝数据时可能会导致越界。如果T是自定义类型，那么会调用T的拷贝构造函数进行深拷贝
//(2)现代写法：复用
vector(const vector<T>& v)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
// 1.先开空间：reserve
reserve(v.capacity());
// 2.逐个尾插
for (auto& e : v)
{
push_back(e);
}
}
4、赋值运算符重载
1、传统的赋值运算符重载：
// 4、赋值运算符重载
// (1)传统写法：
vector<T> operator=(vector<T> v)
{
if (this != v)
{
delete[] _start;// 如果赋值运算符(=)，左右两边不相等，我直接把调用该函数的this清空，
//然后把右边的值赋给左边，后面的代码相当于前面的拷贝构造
// 1.申请空间
_start = new T[v.capacityu()];
// 2.拷贝数据
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
_start = v._start[i];
}
// 3.更新数据
_finish = _start + v.size();
_end_of_storage = _start + v.capacity();
}
}
2、现代写法：
// (2)现代写法：
// v1 = v2 (在成员函数中，v1调用operator=，v1就是this指针，v2相当于 v )
vector<T>& operator=(vector<T> v)//这里面的参数故意没有传引用，目的就是不改变原来v2的值！！！
{
swap(v);//swap是库里的的成员函数，有隐含的this指针！(即：v1 )
return *this;
}
viod swap(vector<T> v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);
}
5、迭代器
（1）普通迭代器
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
（2）const迭代器
const iterator begin()const
{
return _start;
}
const iterator end()const
{
return _finish;
}
6、operator[ ]
//6、 operator[ ]
T& operator[](size_t i)
{
assert(i < size());
return _start[i];
}
const T& operator[](size_t i)const
{
assert(i < size());
return _start[i];
}
7、size()
// 7、size()
size_t size()
{
return _finish - _start;
}
8、capacity()
// 8、capacity()
size_t capacity()
{
return _end_of_storage - _start;
}
9、reserve()
1.开辟新空间
2.拷贝数据
3.释放旧空间
4.更新数据
// 9.reserve
void reserve(size_t n)
{
size_t old_size = size();
// 1.开辟新空间
T* tmp = new T[n];
// 2.拷贝数据
for (size_t i = 0; i < old_size; i++)
{
tmp[i] = _start[i];
}
// 3.释放旧空间
delete[] _start;
// 4.更新数据
_start = tmp;
_finish = _start + old_size;
_end_of_storage = _start + n;
}
为啥要事先保存一个old_size？？？
注意：错误案例：
10、resize()
（1）当resize的大小比原来小，说明空间够，只需要修改大小即可
（2）当resize的大小比原来大，说明空间不够，同时也说明容量可能不够，要判断是否需要申请容量
// 10、resize()
void resize(size_t n, const T& val= T())// 匿名函数的使用：
{
if (n > size())
{
// 扩容：
reserve(n);
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = val;
_finish++;
}
}
else
{
_finish = _start + n;
}
}
11、empty()
// 11、empty
bool empty()
{
return _start == _finish;//起始空间是否为结束空间
}
12、push_back()
尾插时，需要：
（1）判断增容
（2）赋值
（3）更新大小
// 12、push_back()
void push_back(const T& val)
{
// 1、判断是否需要扩容
if (_finish == _end_of_storage)
{
int newcapacity = capacity()==0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
}
// 2.赋值：
*_finish = val;
// 3.更新数据：
_finish++;
}
13、pop_back()
尾删：
（1）判空
（2）直接更新大小
// 13、pop_back
void pop_back()
{
assert(!empty());
_finish--;
}
14、insert()
1、先断言要插入的pos的位置要在start和finish范围之内。
2、然后再判断是否需要扩容，如果进行了扩容，那么就需要先保存要插入的pos位置到start之间的相对位置。（因为如果进行了扩容操作，那么原来的start指针就会被销毁，所以说要先保存相对位置。）
3、定义一个指针，从尾部往前遍历直到post位置的下一个元素，依次往后挪动。
// 14、insert
void insert(iterator pos, const T& val)
{
// 1、先断言
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
// 2、判断是否需要扩容
if (_finish == _end_of_storage)
{
size_t len = pos - _start;
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
pos = _start + len;
}
// 3、将要插入pos的位置，后面的数据依次往后挪。
iterator it = _finish - 1;
while (it >= pos)
{
*(it + 1) = *it;
it--;
}
_start[pos] = val;
_finish++;
}
15、erase()
1、先断言检查要删除位置pos是否在start和finish之内。
2、然后再要删除位置的下一个位置定义一个指针，然后从这个指针到结尾的位置的数据依次往前挪动覆盖数据。
3、_finish- -
// 15、erase
void erase(iterator pos)
{
//1、先断言
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
//2、定义挪动数据的指针
iterator it = pos + 1;
while (it < _finish)
{
*(it-1) = *it ;
it++;
}
_finish--;
}
好了，今天的分享就到这里了
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