文章目录
- 七、vector
- 2. vecotr的使用
- 3. vector的模拟实现
- 未完待续
七、vector
2. vecotr的使用
上节我们以二维数组结束，这一节我们以二维数组开始。
// 二维数组
vector<vector<int>> vv;
二维数组在底层是连续的一维数组。vv[i][j] 是怎样访问的？是 * ( *(a + i) + j) 。
3. vector的模拟实现
细细的学习了 string 之后， vector 上手就非常简单，所以我们现在就来实现一下 vector 。注意，部分内容和 STL 里的 vector 保持一致，需要理解。
我们先开一个头文件：vector.h。把框架补上：
#pragma once
namespace my
{
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
private:
// 数据起始地址
iterator _start = nullptr;
// 数据末尾地址
iterator _finish = nullptr;
// 容量末尾地址
iterator _endofstorage = nullptr;
};
}
简单实现一下插入数据：
// vector.h
#pragma once
#include<assert.h>
namespace my
{
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
vector()
{}
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _finish = _endofstorage = nullptr;
}
size_t size() const
{
// 数据个数
return _finish - _start;
}
size_t capacity() const
{
// 容量大小
return _endofstorage - _start;
}
// 下标 + [] 访问
T& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
void push_back(const T& val)
{
// 判断扩容
if (_finish == _endofstorage)
{
// 保留 size
size_t old_size = size();
// 2倍扩容
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();
// 开空间
T* tmp = new T[newcapacity];
// 拷贝内容, 注意字节数
memcpy(tmp, _start, size() * sizeof(T));
// 释放旧空间
delete[] _start;
// 更改地址
_start = tmp;
_finish = _start + old_size;
_endofstorage = _start + newcapacity;
}
// 插入数据
*_finish = val;
++_finish;
}
private:
// 数据起始地址
iterator _start = nullptr;
// 数据末尾的下一个地址
iterator _finish = nullptr;
// 容量末尾的下一个地址
iterator _endofstorage = nullptr;
};
void test01()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
for (int i = 0; i < v.size(); ++i)
{
std::cout << v[i] << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
}
注意细节：在 push_back 函数里面，扩容的时候需要保存旧的 size 的值，当发生扩容时，_finish 已经发生改变，会出严重错误！！。
我们将测试函数放在 my命名空间内，vector 类外 。
然后是源文件：test.cpp
// test.cpp
#include<iostream>
#include"vector.h"
using namespace std;
int main()
{
// 命名空间域内的测试函数
my::test01();
return 0;
}
嗯，不错，接下来实现迭代器，还是那句话，迭代器是行为像指针的东西，不一定是指针，但是我们简单的模拟实现就将其当作指针实现：
// 类内
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator begin() const
{
return _start;
}
const_iterator end() const
{
return _finish;
}
// 测试区
void test02()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
vector<int>::iterator it = v.begin();
while (it != v.end())
{
std::cout << *it << " ";
++it;
}
std::cout << std::endl;
for (auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
// test.cpp
#include<iostream>
#include"vector.h"
using namespace std;
int main()
{
my::test02();
return 0;
}
我们需要一个通用的扩容函数 reserve 。
void reserve(size_t n)
{
// 比当前容量大才允许扩容
if (n > capacity())
{
size_t old_size = size();
// 开空间
T* tmp = new T[n];
// 拷贝内容, 注意字节数
memcpy(tmp, _start, size() * sizeof(T));
// 释放旧空间
delete[] _start;
// 更改地址
_start = tmp;
_finish = _start + old_size;
_endofstorage = _start + n;
}
}
于是，我们的 push_back 函数可以复用 reserve 了。
void push_back(const T& val)
{
// 判断扩容
if (_finish == _endofstorage)
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());
}
// 插入数据
*_finish = val;
++_finish;
}
接下来实现尾删 pop_back 和判空函数 empty 。
// 尾删
void pop_back()
{
assert(!empty());
--_finish;
}
// 判断容器是否为空
bool empty()
{
return _start == _finish;
}
还有 insert 插入函数：
void insert(iterator pos, const T& val)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
// 记录相对位置
size_t len = pos - _start;
if (_finish == _endofstorage)
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());
}
// 如果发生异地扩容，需要更新 迭代器 ，否则将会发生迭代器失效
pos = _start + len;
iterator it = _finish - 1;
while (it >= pos)
{
*(it + 1) = *it;
--it;
}
*pos = val;
++_finish;
}
测试一下：
// 测试区
void test03()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
// 头部插入一个0
v.insert(v.begin(), 0);
// 尾删
v.pop_back();
for (auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
// test.cpp
#include<iostream>
#include"vector.h"
using namespace std;
int main()
{
my::test03();
return 0;
}
既然 insert 没有问题，那么。。push_back 又可以复用了。
void push_back(const T& val)
{
判断扩容
//if (_finish == _endofstorage)
//{
// reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity());
//}
插入数据
//*_finish = val;
//++_finish;
insert(end(), val);
}
非常nice啊，继续实现 erase 。
void erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
// 不要等于 _finish
assert(pos < _finish);
iterator it = pos + 1;
while (it < _finish)
{
*(it - 1) = *it;
++it;
}
--_finish;
}
有了 erase ，pop_back 就可以复用了。
// 尾删
void pop_back()
{
//assert(!empty());
//
//--_finish;
erase(end() - 1);
--_finish;
}
再实现 resize 。我们先给个框架。很多人对后面的第二个参数有疑问，那是什么？
void resize(size_t n, const T& val = T())
{
}
我们的 vector 使用的是模板，不能锁死任意一个类型，所以不能冒然的 等于0 啊之类的，万一是个类不久出大问题了吗？所以这里是 调用无参的匿名对象的构造函数 ，看是看懂了，但是，这不本末倒置了吗？，这让内置类型怎么办？内置类型难道有构造函数？嘿，你还真别说，内置类型还真有构造函数等等 。祖师爷就是为了解决这种问题，他将内置类型给升级成了，有点厉害啊。所以，内置类型也能这样玩：
int i = 1;
int i = int();
int i = int(2);
内置类型的默认值：int就是0，double就是0.0，指针类型就是nullptr 这样。这么看来，上面的第二个参数就能理解了吧。resize 的实现其实非常简单：
void resize(size_t n, const T& val = T())
{
// 插入数据
if (n > size())
{
reserve(n);
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = val;
++_finish;
}
}
// 删除数据
else
{
_finish = _start + n;
}
}
ok，我们来测试一下：
// 测试区
void test04()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
v.resize(10);
for (auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
v.resize(30, 7);
for (auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
v.resize(3);
for (auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
// test.cpp
#include<iostream>
#include"vector.h"
using namespace std;
int main()
{
my::test04();
return 0;
}
最后，再写一个 拷贝构造函数 ，这个拷贝构造函数将会非常 玄幻。直接上菜：
vector(const vector<T>& v)
{
reserve(v.capacity());
for (auto& e : v)
{
push_back(e);
}
}
没错，就是用 auto，自动匹配类型，创建出一个 vector< T >。
测试一下：
// 测试区
void test05()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
for (auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
vector<int> v1(v);
for (auto e : v1)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
// tset.cpp
#include<iostream>
#include"vector.h"
using namespace std;
int main()
{
my::test05();
return 0;
}
非常 nice 啊。
