【C++】vector的简单模拟实现

news2024/11/23 19:45:03

目录

一、vector的基本实现机制:

二、vector的部分接口模拟实现:

1、构造与析构:

1、普通构造:

2、拷贝构造:

3、析构函数:

2、关于扩容:

1、reserve:

2、resize

3、增删查改:

1、在pos位置插入:

2、[]符号访问修改:

3、删除pos位置的值:

4、重载=运算符:


一、vector的基本实现机制:

如上所示,其主要由三个成员变量:start,finish,endofstoratge,这三个组成,分别是指向头,有效数据的尾,总容量的尾,

start和finish之间的数据就是size,

start和endofstorage之间的是capacity。

所以,可以用两个函数来直接找到size与capacity,最好也用const修饰,这样的话就不会有权限放大的问题的。

底层其实就是顺序表,也可以理解为数组。

在模拟实现中,要尽量保持和数据库一样的,所以部分使用迭代器的方法来实现,在自己模拟实现的时候推荐在自己定义的命名空间里面进行,这样的话,可以和标准库里面的分开。

在实现迭代器的时候,要实现两个版本的迭代器,一个是正常版本,另外一个是const版本,这样的话就不会有权限放大的问题了。

namespace ppr
{
	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;
		}

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

        size_t capacity() const
        {
	        return _endofstorage - _start;
        }
	private:
		iterator _start;
		iterator _finish;
		iterator _endofstorage;
	};

二、vector的部分接口模拟实现:

1、构造与析构:

1、普通构造:

在构造的时候初始化即可:

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

2、拷贝构造:

思路:

通过capacity()的大小来开辟一个新空间

然后将目标所指向的空间拷贝过去,拷贝目标size的大小,

最后将finish和endofstorage修改为目标大小

vector(const vector<T>& v)
	:_start(nullptr)
	, _finish(nullptr)
	, _endofstorage(nullptr)
{
	_start = new T[v.capacity()];
	memcpy(_start, v._start.sizeof(T) * v.size());
	_finish = _start + v.size();
	_endofstorage = _start + v.capacity();
}

3、析构函数:

思路:

首先检查_start指向的空间是否为空,如果不是空就可以析构,

析构的话,直接delete[] _start即可,

最后将那三者都置为空

~vector()
{
	if (_start != nullptr)
	{
		delete[] _start;
		_start = _finish = _endofstorage = nullptr;
	}
}

2、关于扩容:

1、reserve:

思路:

是采用深拷贝来进行扩容的,所以就要新指针来指向新空间。

首先,根据传过来的n来决定要开辟多少大小的空间就new多大的空间,给一个指针指向。

然后将原来的空间拷贝size过去,释放原来的空间。

最后将原来的start指向新空间,finish和endofstorage搞为新的大小。

注意:

必须在最开始之前将原来的size存好,不然在后面计算finish会出问题。

void reserve(size_t n)
{
	size_t sz = size();
	if (n > capacity())
	{
		T* tmp = new T[n];
		if (_start != nullptr)
		{
			memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);
			delete[] _start;
		}
		_start = tmp;
		_finish = _start + sz;
		_endofstorage = _start + n;
	}
}

2、resize

思路:

首先了解两点:
1、n小于当前的大小,那么则保留前n个元素,去除超过的部分。

2、n大于当前的大小,那么在结尾插入适合数量的元素使得整个容器大小达到n。如果给出val,插入的新元素全为val,否则,执行默认构造函数。

那么就可有:

首先进行判断:如果n小于此时的size(),那么直接调整finish即可,

否则,用reserve进行扩容,在用while循环进行赋值。

注意:

这里给val的缺省参数不能够是0,因为我不知道这个val是什么类型,(如果是0就不能够初始化string,vector等等)所以要用T(),这样就会调用它的默认构造,如果是内置类型,那么在有模版后就会对内置类型进行升级,支持内置类型有这种构造。

void resize(size_t n,const T& val = T())
{
	if (n < size())
	{
		_finish = _start + n;
	}
	else
	{
		reserve(n);

		while (_finish != _start + n)
		{
			*_finish = val;
			_finish++;
		}
	}
}

3、增删查改:

1、在pos位置插入:

思路:

首先断言检查:pos位置必须在start和finish中间,

接着写扩容逻辑,然后通过while循环来挪动pos位置之后的数据,

最后将pos位置修改为所插入的数据,修改finish即可。

iterator insert(iterator pos ,const T& x)
{
	assert(pos >= _start && pos <= _finish);

	if (_finish == _endofstorage)
	{
		size_t len = pos - _start;

		size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2; 
		reserve(newcapacity); 

		pos = _start + len;
	}

	iterator end = _finish - 1;
	while (end >= pos)
	{
		*(end + 1) = *end;
		--end;
	}

	*pos = x;
	_finish++; 

	return pos;
}

2、[]符号访问修改:

断言要保证pos不能大于size,直接返回pos所在的位置即可。

T& operator[](size_t pos)
{
	assert(pos<size());

	return _start[pos];
}

const T& operator[](size_t pos) const 
{
	assert(pos < size());

	return _start[pos];
}

3、删除pos位置的值:

思路:

首先断言,要保证在_start和在_finish之间,接着定义一个pos+1位置的迭代器,将后面的都向前挪动一个位置,最后改变finish即可完成。

为了和库里面保持一致和平台的可移植性,我们需要给一个返回值,返回删除位置的下一个位置(就是pos的位置)。

iterator erase(iterator pos)
{
	assert(pos >= _start && pos < _finish);

	iterator it = pos + 1;
	while (it != _finish)
	{
		*(it - 1) = *it;
		++it;
	}
	--_finish;
	return pos;
}

4、重载=运算符:

思路:
先通过形参的拷贝,接着交换this和v的空间,最后返回this即可。

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

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

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