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vector接口總覽

namespace nzb
{
	//模擬實(shí)現(xiàn)vector
	template<class T>
	class vector
	{
	public:
		typedef T* iterator;
		typedef const T* const_iterator;

		//默認(rèn)成員函數(shù)
		vector();                                           //構(gòu)造函數(shù)
		vector(size_t n, const T& val);                     //構(gòu)造函數(shù)
		template<class InputIterator>
		vector(InputIterator first, InputIterator last);    //構(gòu)造函數(shù)
		vector(const vector<T>& v);                         //拷貝構(gòu)造函數(shù)
		vector<T>& operator=(const vector<T>& v);           //賦值重載
		~vector();                                          //析構(gòu)函數(shù)

		//迭代器相關(guān)函數(shù)
		iterator begin();
		iterator end();
		const_iterator begin()const;
		const_iterator end()const;

		//容量相關(guān)函數(shù)
		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(guān)函數(shù)
		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(guān)函數(shù)
		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(shù)據(jù)的尾
		iterator _endofstorage; //指向容器的尾
	};
}

默認(rèn)成員函數(shù)

構(gòu)造函數(shù)

1、無參構(gòu)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(gòu)造一個(gè)含有n個(gè)值為val的vector容器。

先將容器容量擴(kuò)大到n，再尾插val

vector(size_t n, const T& val)
	:_start(nullptr)
	, _finish(nullptr)
	, _endofstorage(nullptr)
{
	reserve(n); //擴(kuò)容
	for (size_t i = 0; i < n; i++) //尾插
	{
		push_back(val);
	}
}

3、利用迭代器區(qū)間進(jìn)行構(gòu)造

因?yàn)榈鲄^(qū)間可以是其他迭代器區(qū)間，所以我們要重新定義一塊模板，再將迭代器中的數(shù)據(jù)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(gòu)造

傳統(tǒng)寫法

先將容器容量擴(kuò)大到n，再尾插原vector類中的數(shù)據(jù)（這里擴(kuò)容和尾插調(diào)整了容器尾指針和數(shù)據(jù)尾指針，我們不必再次調(diào)整）

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

現(xiàn)代寫法

利用迭代器構(gòu)造一份vector類，再交換該類和拷貝構(gòu)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(tǒng)寫法

先初始化原來vector類的空間，再將數(shù)據(jù)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(xiàn)代寫法

現(xiàn)代寫法極為巧妙，利用傳值的特性（出了函數(shù)立即銷毀）傳入vector類，再交換該類和拷貝構(gòu)造的類達(dá)到賦值的效果

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

析構(gòu)函數(shù)

釋放開辟存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的空間，再將容器的各個(gè)成員變量置為空

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

迭代器相關(guān)函數(shù)

vector當(dāng)中的迭代器實(shí)際上就是容器當(dāng)中所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)類型的指針。

typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;

begin和end

vector當(dāng)中的begin函數(shù)返回容器的首地址，end函數(shù)返回容器當(dāng)中有效數(shù)據(jù)的下一個(gè)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)被修改

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

容量相關(guān)函數(shù)

size和capacity

size表示vector容器中已存儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)而capacity表示vector容器的最大容量，那如何得出該組數(shù)據(jù)呢？

我們知道vector成員函數(shù)_start,_finish,_endofstorage是指針，而指針減指針得到兩個(gè)指針間的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，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(dāng)n大于當(dāng)前的capacity時(shí)，將capacity擴(kuò)大到n或大于n。

當(dāng)n小于當(dāng)前capacity時(shí)什么也不做。

void reserve(size_t n)
{
	if (n > capacity()) 
	{
		size_t sz = size(); // 記錄原容器中數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)
		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(shù)據(jù)
			{
				tmp[i] = _start[i];
			}
			delete[] _start; // 釋放原容器中的數(shù)據(jù)
		}
		_start = tmp; // 調(diào)整指針
		_finish = _start + sz; 
		_endofstorage = _start + n; 
	}
}

注意：這里拷貝數(shù)據(jù)不能用memcpy。當(dāng)我們拷貝的是一些簡(jiǎn)單的常量時(shí)是沒有問題的，但是當(dāng)我們拷貝的是另一個(gè)類，如string類時(shí)，拷貝的string還是指向原來string類指向的空間。當(dāng)原來string被釋放時(shí)，原string類指向的空間也被釋放，此時(shí)拷貝的string類指向的是一塊已被釋放的空間，程序結(jié)束時(shí)它將再次被釋放，釋放一塊已被釋放的空間程序報(bào)錯(cuò)。

C++中vector的模擬實(shí)現(xiàn)實(shí)例詳解

resize

當(dāng)n大于當(dāng)前的size時(shí)，將size擴(kuò)大到n，擴(kuò)大的數(shù)據(jù)為val，若val未給出，則默認(rèn)為容器所存儲(chǔ)類型的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)所構(gòu)造出來的值。

當(dāng)n小于當(dāng)前的size時(shí)，將size縮小到n。

void resize(size_t n, const T& val = T())
{
	if (n <= size())// 當(dāng)n小于當(dāng)前的size時(shí)
	{
		_finish = n + _start;// 將size縮小到n
	}
	else // 當(dāng)n大于當(dāng)前的size時(shí)
	{
		if (n > capacity())// 當(dāng)n大于容量時(shí)，擴(kuò)容
		{
			reserve(n);
		}

		while (_finish < _start + n)// 給size到容器結(jié)尾賦值
		{
			*_finish = val;
			_finish++;
		}
	}
}

這里用了匿名對(duì)象T（）來作為缺省參數(shù)

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(guān)函數(shù)

push_back

先判斷容器是否已滿，如果滿了先擴(kuò)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(kuò)容
	{
		size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
		reserve(newcapacity);
	}
	// 尾插數(shù)據(jù)
	*_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(shù)據(jù)。

實(shí)現(xiàn)方式：插入前判斷是否需要擴(kuò)容，再將指定位置后的數(shù)據(jù)往后挪動(dòng)一位，把數(shù)據(jù)插入指定位置。

iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
	assert(pos >= _start&&pos <= _finish);// 判斷傳入數(shù)據(jù)的合法性
	if (_finish == _endofstorage)// 擴(kuò)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(dòng)數(shù)據(jù)
	{
		*(end + 1) = *end;
		--end;
	}
	*pos = x;// 插入數(shù)據(jù)
	_finish++;
	return pos;
}

注意:擴(kuò)容時(shí)要記錄pos和_start的相對(duì)位置，避免擴(kuò)容后迭代器失效問題

erase

功能：刪除指定位置數(shù)據(jù)。

實(shí)現(xiàn)方式：先判斷傳入數(shù)據(jù)的合法性，在將pos位置后的數(shù)據(jù)全部往前挪動(dòng)一位，覆蓋掉原pos位置的數(shù)據(jù)

iterator erase(iterator pos)
{
	assert(pos >= _start&&pos < _finish);// 判斷傳入數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)往前挪動(dòng)一位
	{
		*(it - 1) = *it;
		it++;
	}
	_finish--;

	return pos;
}

swap

功能：交換兩個(gè)vector中的數(shù)據(jù)

實(shí)現(xiàn)方式：利用庫函數(shù)中的swap進(jìn)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(guān)函數(shù)

operator[ ]

為了方便訪問數(shù)據(jù)vector中也加入了“下標(biāo)+[ ]”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(jié)

到此這篇關(guān)于C++中vector的模擬實(shí)現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ vector模擬實(shí)現(xiàn)內(nèi)容請(qǐng)搜索服務(wù)器之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持服務(wù)器之家！

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