vector接口總覽
namespace nzb
{
//模擬實現vector
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
//默認成員函數
vector(); //構造函數
vector(size_t n, const T& val); //構造函數
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last); //構造函數
vector(const vector<T>& v); //拷貝構造函數
vector<T>& operator=(const vector<T>& v); //賦值重載
~vector(); //析構函數
//迭代器相關函數
iterator begin();
iterator end();
const_iterator begin()const;
const_iterator end()const;
//容量相關函數
size_t size()const;
size_t capacity()const;
void reserve(size_t n);
void resize(size_t n, const T& val = T());
bool empty()const;
//修改容器相關函數
void push_back(const T& x);
void pop_back();
void insert(iterator pos, const T& x);
iterator erase(iterator pos);
void swap(vector<T>& v);
//訪問容器相關函數
T& operator[](size_t i);
const T& operator[](size_t i)const;
private:
iterator _start; //指向容器的頭
iterator _finish; //指向有效數據的尾
iterator _endofstorage; //指向容器的尾
};
}
默認成員函數
構造函數
1、無參構造，將所有成員變量初始化為空指針即可
vector()
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
{}
2、構造一個含有n個值為val的vector容器。
先將容器容量擴大到n，再尾插val
vector(size_t n, const T& val)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
{
reserve(n); //擴容
for (size_t i = 0; i < n; i++) //尾插
{
push_back(val);
}
}
3、利用迭代器區間進行構造
因為迭代器區間可以是其他迭代器區間，所以我們要重新定義一塊模板，再將迭代器中的數據尾插
template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
first++;
}
}
拷貝構造
傳統寫法
先將容器容量擴大到n，再尾插原vector類中的數據（這里擴容和尾插調整了容器尾指針和數據尾指針，我們不必再次調整）
vector(const vector<T>& v)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
{
reserve(v.capacity());
for (const auto& e : v)
{
push_back(e);
}
}
現代寫法
利用迭代器構造一份vector類，再交換該類和拷貝構造的類
vector(const vector<T>& v)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
{
vector<T> tmp(v.begin(), v.end());
swap(tmp);
}
賦值重載
傳統寫法
先初始化原來vector類的空間，再將數據拷貝過來
vector<T>& operator=(const vector<T>& v)
{
if (this != &v)
{
delete[] _start;
_start = _finish = _endofstorage = nullptr;
reserve(v.capacity());
for (const auto& e : v)
{
push_back(e);
}
}
return *this;
}
現代寫法
現代寫法極為巧妙，利用傳值的特性（出了函數立即銷毀）傳入vector類，再交換該類和拷貝構造的類達到賦值的效果
vector<T>& operator=(vector<T> v)
{
swap(v);
return *this;
}
析構函數
釋放開辟存儲數據的空間，再將容器的各個成員變量置為空
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _finish = _endofstorage = nullptr;
}
迭代器相關函數
vector當中的迭代器實際上就是容器當中所存儲數據類型的指針。
typedef T* iterator; typedef const T* const_iterator;
begin和end
vector當中的begin函數返回容器的首地址，end函數返回容器當中有效數據的下一個數據的地址。
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
我們還需寫一份const版本，const版本只能讀不能寫，防止vector中數據被修改
const_iterator begin() const
{
return _start;
}
const_iterator end() const
{
return _finish;
}
容量相關函數
size和capacity
size表示vector容器中已存儲有效數據個數而capacity表示vector容器的最大容量，那如何得出該組數據呢？
我們知道vector成員函數_start,_finish,_endofstorage是指針，而指針減指針得到兩個指針間的數據個數，我們可以用_finish-_start得到size,用_endofstorage-_start得到capacity
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
size_t capacity() const
{
return _endofstorage - _start;
}
reserve
當n大于當前的capacity時，將capacity擴大到n或大于n。
當n小于當前capacity時什么也不做。
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
size_t sz = size(); // 記錄原容器中數據個數
T* tmp = new T[n]; // 開辟一塊容量為n的空間
if (_start) //判空
{
for (size_t i = 0; i < sz; i++) // 拷貝數據
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start; // 釋放原容器中的數據
}
_start = tmp; // 調整指針
_finish = _start + sz;
_endofstorage = _start + n;
}
}
注意：這里拷貝數據不能用memcpy。當我們拷貝的是一些簡單的常量時是沒有問題的，但是當我們拷貝的是另一個類，如string類時，拷貝的string還是指向原來string類指向的空間。當原來string被釋放時，原string類指向的空間也被釋放，此時拷貝的string類指向的是一塊已被釋放的空間，程序結束時它將再次被釋放，釋放一塊已被釋放的空間程序報錯。
resize
當n大于當前的size時，將size擴大到n，擴大的數據為val，若val未給出，則默認為容器所存儲類型的默認構造函數所構造出來的值。
當n小于當前的size時，將size縮小到n。
void resize(size_t n, const T& val = T())
{
if (n <= size())// 當n小于當前的size時
{
_finish = n + _start;// 將size縮小到n
}
else // 當n大于當前的size時
{
if (n > capacity())// 當n大于容量時，擴容
{
reserve(n);
}
while (_finish < _start + n)// 給size到容器結尾賦值
{
*_finish = val;
_finish++;
}
}
}
這里用了匿名對象T（）來作為缺省參數
empty
通過比較_start和_finish指針來判斷容器是否為空
bool empty()const
{
return _start == _finish;
}
修改容器相關函數
push_back
先判斷容器是否已滿，如果滿了先擴容再尾插，如果沒滿，直接尾插
void push_back(const T& x)
{
if (_finish == _endofstorage)// 判斷是否需要擴容
{
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
}
// 尾插數據
*_finish = x;
_finish++;
}
pop_back
先判空處理，再C_finish
void pop_back()
{
assert(!empty());// 判空
--_finish;
}
insert
功能：利用迭代器再指定位置插入數據。
實現方式：插入前判斷是否需要擴容，再將指定位置后的數據往后挪動一位，把數據插入指定位置。
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start&&pos <= _finish);// 判斷傳入數據的合法性
if (_finish == _endofstorage)// 擴容
{
size_t len = pos - _start;// 記錄pos的位置
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
pos = _start + len;
}
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)// 挪動數據
{
*(end + 1) = *end;
--end;
}
*pos = x;// 插入數據
_finish++;
return pos;
}
注意:擴容時要記錄pos和_start的相對位置，避免擴容后迭代器失效問題
erase
功能：刪除指定位置數據。
實現方式：先判斷傳入數據的合法性，在將pos位置后的數據全部往前挪動一位，覆蓋掉原pos位置的數據
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start&&pos < _finish);// 判斷傳入數據的合法性
iterator it = pos + 1;// 利用迭代器記錄pos的后一位
while (it != _finish)// 將pos后的數據往前挪動一位
{
*(it - 1) = *it;
it++;
}
_finish--;
return pos;
}
swap
功能：交換兩個vector中的數據
實現方式：利用庫函數中的swap進行交換
void swap(vector<T>& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
}
訪問容器相關函數
operator[ ]
為了方便訪問數據vector中也加入了“下標+[ ]”操作
T& operator[](size_t i)// 可讀可寫
{
assert(i < size());
return _start[i];
}
const T& operator[](size_t i) const// 只能讀
{
assert(i<size());
return _start[i];
}
總結
到此這篇關于C++中vector的模擬實現的文章就介紹到這了,更多相關C++ vector模擬實現內容請搜索服務器之家以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持服務器之家！
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