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上面我们认识了 vector 类,有了一个大概的理解,下面我们来实现一下 vector 类的框架,来更好的熟悉 vector 类,也让我们对其有着更深的理解;
1,vector类框架
我们先写一个 vector 类的基本框架;
namespace newVector
{
template<class T>
class vector
{
public:
// Vector的迭代器是一个原生指针
typedef T* iterator;
private:
iterator _start = nullptr; // 指向数据块的开始
iterator _finish = nullptr; // 指向有效数据的尾
iterator _endOfStorage = nullptr; // 指向存储容量的尾
};
}
vector 类里面是可以包含很多类型的,所以我们用模板来表示,以应用各种场景,vector 类里面多用迭代器的方式来表示,vector 的迭代器其实就是一个原生指针;
_start 指向数据块的开始,_finish 指向有效数据的尾,_endOfStorage 指向存储容量的尾;
2,vector ()
vector()
{}
因为我们在构造框架的时候已经给了缺省值,所以可以不用在写了;
可以看到这里已经初始化了;
3,pinrt()
就是打印输出嘛,方便后续测试;
void pinrt()
{
for (size_t i = 0; i < size(); i++)
{
cout << _start[i] << " ";
}
}
4,vector(int n, const T& value = T())
我们都会用,初始化 n 个 value;
vector(int n, const T& value = T())
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(value);
}
}
有人不知道缺省值给个 T()是什么意思,首先 T()是匿名对象,默认就是编译器对内置类型的初始化;
测试一下:
int main()
{
newVector::vector<int> v1(5, 8);
v1.pinrt();
return 0;
}
现在我们不给初始化的值试试:
int main()
{
newVector::vector<int> v1(5);
v1.pinrt();
return 0;
}
默认初始化为0;
5,vector(const vector<T>& v)
拷贝构造(深拷贝)
vector(const vector<T>& v)
{
reserve(v.capacity());
//memcpy(_start, v._start, sizeof(T)*v.size());
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
_start[i] = v._start[i];
}
_finish = _start + v.size();
}
为什么不用 memcpy 呢,上面那个明显要便捷一点,因为 memcpy 是浅拷贝,如果遇到 T是string类的时候就会因为析构函数多次析构同一块空间而报错,而下面这个挨个赋值是深拷贝,他们两个 _start 不会指向同一块空间;
int main()
{
newVector::vector<int> v1(5,8);
newVector::vector<int> v2(v1);
v2.pinrt();
return 0;
}
可以看到也是 OK 的;
6,vector(InputIterator first, InputIterator last)
这个要配合模板使用,这代表一个范围,只要是同类型的都可以;
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{
reserve(last - first + 1);
while (first != last)
{
push_back(*first);
first++;
}
}
先扩容嘛,像这种区间都是左闭右开的,然后再挨个尾插即可;
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr,arr+5);
v1.pinrt();
return 0;
}
只要是同类型的都可以,像这种的数组都行;
7,~vector()
析构函数
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _finish = _endOfStorage = nullptr;
}
delete 后面一定要带 [ ] ,因为析构的是一段连续的空间,就看做是数组即可,然后再将各个迭代器置空即可;
int main()
{
newVector::vector<int> v1(5,8);
v1.~vector();
v1.pinrt();
return 0;
}
8,iterator begin()
指向第一个元素的迭代器
iterator begin()
{
return _start;
}
直接返回 _start 即可;
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr,arr+5);
cout << *v1.begin();
return 0;
}
9,iterator end()
指向最后一个元素下一个元素的迭代器
iterator end()
{
return _finish;
}
直接返回 _finish 即可;
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr,arr+5);
cout << *v1.end();
return 0;
}
直接随机数了;
换个思路,试一下:
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr,arr+5);
cout << *(v1.end()-1);
return 0;
}
我们找他前一个迭代器,果然是最后一个数;
10,size() const
返回有效数据个数
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
直接迭代器相减即可;
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr,arr+5);
cout << v1.size();
return 0;
}
11,capacity() const
返回容量大小
size_t capacity() const
{
return _endOfStorage - _start;
}
直接迭代器相减即可,差值就是容量大小;
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr,arr+5);
cout << v1.capacity();
return 0;
}
12,reserve(size_t n)
扩容
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
T* tmp = new T[n];
size_t old = size();
if (_start)
{
//memcpy(tmp, _start, old * sizeof(T));
for (size_t i = 0; i < old; i++)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
}
_start = tmp;
_finish = _start + old;
_endOfStorage = _start + n;
}
}
当要扩容时才用的着,先判断,然后开辟一段需要的空间,之后就是拷贝赋值了,这里我们还是没有用 memcpy 因为是浅拷贝,然后再释放原空间,再将迭代器重新赋值即可;
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr,arr+5);
cout << v1.capacity() << endl;
v1.reserve(20);
cout << v1.capacity() << endl;
return 0;
}
一目了然;
13,resize(size_t n, const T& value = T())
更改有效数据个数,不够则填充,可以指定填充数据;
void resize(size_t n, const T& value = T())
{
if (n < size())
{
_finish = _start + n;
}
else
{
if (n > capacity())
{
reserve(n);
}
while (_finish!=_start+n)
{
push_back(value);
}
}
}
当缩减数据时直接把 _finish 往前移即可,当扩容时先扩容,然后进行填充;
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr,arr+5);
cout << v1.size() << endl;
v1.resize(10);
cout << v1.size() << endl;
v1.resize(15, 6);
cout << v1.size() << endl;
v1.pinrt();
return 0;
}
可以看到,当我们不指定填充时默认填充0;
14,push_back(const T& x)
尾插
void push_back(const T& x)
{
if (_finish == _endOfStorage)
{
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
}
*_finish = x;
_finish++;
}
首先要检查是否需要扩容,然后赋值,将 _finish 往后移一位即可;
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr, arr + 5);
v1.push_back(6);
v1.push_back(7);
v1.pinrt();
return 0;
}
插入十分成功;
15,pop_back()
尾删
void pop_back()
{
assert(size() > 0);
_finish--;
}
像这种数组类型的,直接对其迭代器动手就行,直接 _finish 往前移一位即可;
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr, arr + 5);
v1.pop_back();
v1.pop_back();
v1.pinrt();
return 0;
}
删除非常顺利;
16,insert(iterator pos, const T& x)
指定位置插入
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
size_t old = pos - _start;
if (_finish == _endOfStorage)
{
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
}
pos = _start + old;
memcpy(pos + 1, pos, (_finish - pos) * sizeof(T));
*pos = x;
_finish++;
return pos;
}
这里会面临一个迭代器失效的问题,当扩容后,原本的 pos 还是指向旧空间就失效了,所以我们要更新 pos ;
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr, arr + 5);
auto pos = find(v1.begin(), v1.end(), 1);
v1.insert(pos, 9);
pos= find(v1.begin(), v1.end(), 5);
v1.insert(pos, 9);
v1.pinrt();
return 0;
}
完美插入;
17,erase(iterator pos)
擦除指定位置
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= 0 && pos <= _finish);
memcpy(pos, pos + 1, sizeof(T)*(_finish - pos));
_finish--;
return pos;
}
先断言判断,然后直接往前移一位覆盖即可,再更新一下 _finish ;
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr, arr + 5);
auto pos = find(v1.begin(), v1.end(), 1);
v1.erase(pos);
pos = find(v1.begin(), v1.end(), 5);
v1.erase(pos);
v1.pinrt();
return 0;
}
也是成功擦除了;
18,empty()
判空
bool empty()
{
return _start == _finish;
}
当为空时返回真,反之亦然;
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr, arr + 5);
cout << v1.empty() << endl;
newVector::vector<int> v2;
cout << v2.empty();
return 0;
}
19,operator[](size_t pos)
返回下标对应的值;
T& operator[](size_t pos)
{
assert(pos >= 0 && pos <= size());
return _start[pos];
}
直接像数组一样取值返回即可;
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr, arr + 5);
cout << v1[0] << " " << v1[4];
return 0;
}
写法也是跟数组一样简单;
20,operator= (vector<T> v)
赋值,深拷贝
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;
}
直接一手交换即可;
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr, arr + 5);
newVector::vector<int> v2 = v1;
v2.pinrt();
return 0;
}
21,总结
我们就先搞一个大概的,其中还有很多分支,比如我们写的是擦除某个数据,其实也可以擦除某个范围,这些就靠大家去摸索,查阅文档了;
vector类的实现就到这里了;
加油!
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