C++知识点 – vector模拟实现

文章目录

C++知识点 -- vector模拟实现
一、vector
- 1.整体结构
- 2.构造及析构函数
- 3.capacity和size
- 4.[]重载
- 5.reserve
- 5.push_back和pop_back
- 6.迭代器
- 7.insert
- 8.erase
- 9.拷贝构造
- 10.赋值重载
- 11.resize
- 12.front和back

一、vector

1.整体结构

代码如下：

namespace lmx
{template<class T>class vector{public:typedef T* iterator;private:iterator _start;iterator _finish;iterator _end_of_storage;};
}

2.构造及析构函数

代码如下：

     vector(): _start(nullptr), _finish(nullptr), _end_of_storage(nullptr){}vector(size_t n, const T& val = T()): _start(nullptr), _finish(nullptr), _end_of_storage(nullptr){reserve(n);for (size_t i = 0; i < n; i++){push_back(val);}}~vector(){delete[] _strat;_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;}

3.capacity和size

代码如下：

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

4.[]重载

代码如下：

     T operator[](size_t pos) const{assert(pos < size());return _start[pos];}

5.reserve

代码如下：

     void reserve(size_t n){if (n > capacity()){size_t sz = size();//先保存size()，后面开新空间后size会更新T* tmp = new T[n];if (_start){memccpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);delete[] _start;}_start = tmp;_finish = _start + sz;_end_of_storage = _start + n;}}

这种写法是有问题的，因为vector中还有可能存自定义类型，如果使用memcpy来拷贝数据，就会发生浅拷贝。
直接赋值，自定义类型会调用赋值重载，就是深拷贝了。

     void reserve(size_t n){if (n > capacity()){size_t sz = size();//先保存size()，后面开新空间后size会更新T* tmp = new T[n];if (_start){//memccpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);for (size_t i = 0; i < sz; i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;}_start = tmp;_finish = _start + sz;_end_of_storage = _start + n;}}

5.push_back和pop_back

代码如下：

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

如果形参的引用前不加const，那么以下的情况会报错：

由于string是单参形式的构造函数，会发生隐式类型转换，将常量字符串"xxxx"转为string类型，生成一个string的临时对象，而临时对象具有常性，传参时，形参的引用前不加const，就是权限放大，导致报错。

     void pop_back(){assert(_finish > _start);_finish--;}

6.迭代器

代码如下：

     iterator begin(){return _start;}iterator end(){return _finish;}const_iterator begin() const{return _start;}const_iterator end() const{return _finish;}

7.insert

代码如下：

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

这种写法会导致迭代器失效，具体情况如下：

 void TestVector2(){vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);//v1.push_back(5);for (auto a : v1){cout << a << ' ';}cout << endl;auto pos = find(v1.begin(), v1.end(), 3);if (pos != v1.end()){v1.insert(pos, 25);}for (auto a : v1){cout << a << ' ';}cout << endl;}

在上面的测试代码中，如果只插入4个数据，此时容量是满的，在insert时就会扩容，开辟一块新空间，然后挪动数据，但是pos是一个迭代器，依然指向原空间的某个地址，此时原空间被释放了，pos就变成了野指针，这就叫做迭代器失效。
改进：在insert中扩容时，也要更新pos；

     iterator insert(iterator pos, const T& x){assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);if (_finish == _end_of_storage){size_t len = pos - _start;reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);pos = _start + len;}iterator end = _finish - 1;while (end >= pos){*(end + 1) = *end;--end;}*pos = x;++_finish;return pos;//返回pos}

8.erase

代码如下：

     iterator erase(iterator pos){assert(pos >= _start);assert(pos <= _finish);iterator begin = pos + 1;while (begin < _finish){*(begin - 1) = *begin;++begin;}--_finish;return pos;//返回该位置的迭代器}

9.拷贝构造

代码如下：

     vector(vector<T>& v){_start = new T[v.szie()];memcpy(_strat, v._start, sizeof(T) * v.size());_finish = _start + v.size();_end_of_storage = _start + v.size();}

vector的拷贝构造不是使用memcpy来进行数据迁移，因为memcpy是浅拷贝，vector中有可能会存自定义类型，浅拷贝是不行的，因此，需要逐个数据进行迁移：

     vector(const vector<T>& v){_start = new T[v.szie()];for (size_t i = 0; i < v.size(); i++){_start[i] = v._start[i];}_finish = _start + v.size();_end_of_storage = _start + v.size();}

也可以复用push_back：

     vector(const vector<T>& v): _start(nullptr), _finish(nullptr), _end_of_storage(nullptr){reserve(v.size());for (auto e : v){push_back(e);}}

现代写法：

     //先写一个迭代器区间的构造函数类模板//方便使用其他容器的迭代器构造template<class InputIteratort>vector(InputIteratort first, InputIteratort last)//迭代器区间的构造函数: _start(nullptr), _finish(nullptr), _end_of_storage(nullptr){while (first != last){push_back(*first);first++;}}void swap(vector<T>& v){::swap(_start, v._start);::swap(_finish, v._finish);::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);}vector(const vector<T>& v)                                                           //: _start(nullptr), _finish(nullptr), _end_of_storage(nullptr){vector<T> tmp(v.begin(), v.end());swap(tmp);}

10.赋值重载

代码如下：

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

使用传值传参，v是形参的临时拷贝，然后直接交换this和v，this就有了值，v出了作用域也会自动析构。

11.resize

代码如下：

     void resize(size_t n, const T& val = T())//T()是T类型的匿名对象{if (n > capacity()){reserve(n);}if (n > size()){while (_finish < _start + n){*_finish = val;_finish++;}}else{_finish = _start + n;}}

12.front和back

代码如下：

     T& front(){assert(size() > 0);return *_start;}T& bcak(){assert(size() > 0);return *(_finish - 1);}