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🐵系列专栏:零基础学习C语言----- 数据结构的学习之路----C++的学习之路
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🎉文章简介:
🎉本篇文章将 介绍如何使用C++编写代码来实现一个类似于STL中的Vector容器 等学习的相关知识进行分享!
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一.前言
这篇文章将介绍如何使用C++编写代码来实现一个类似于STL中的Vector容器。Vector是一种动态数组,它可以根据需要自动调整大小,并提供了许多方便的方法来操作数据。在这篇文章中,你将学习如何使用指针和动态内存分配来创建一个可变大小的数组,并实现Vector的常见功能,如添加元素、删除元素、访问元素等。通过实现自己的Vector容器,你将更好地理解动态数组的原理和实现方式,并提升对C++语言的理解和掌握。
二.Vs下Vector的底层结构
vs下底层是一个类,类里面的成员变量包括三个指针,指针类型为所存储数据类型(T)的指针;
T* _start 指向的是存储数据所开空间的起始位置;
T* _finish 指向的是最后一个数据的下一个位置;
T* _endofstorage 指向的是所开空间的最后的下一个位置;
如图:
public: typedef T* iterator; typedef const T* const_iterator; private: iterator _start; iterator _finish; iterator _endofstorage;
三.vector的模拟实现
1.构造函数
1.直接初始化为空指针,使用时再开空间
vector() :_start(nullptr) ,_finish(nullptr) //也可以在定义的时候直接给缺省值 ,_endofstorage(nullptr) {}
2.用一个迭代器区间构造(需要复用下面实现的push_back函数)
template//模板 vector(intputiterator first, intputiterator last) {while (first != last) //不能是用<判断,因为底层不一定连续 {push_back(*first); //依次取里面的数据尾插 ++first; } }
3.用n个T类型构造对象(这里需要后面实现的resize函数)
vector(size_t n,const T& x = T()) {resize(n,x); }
vector(int n, const T& x = T()) {resize(n,x); }
注意:这里为什么要实现两个?
2.reserve函数
结合下面代码和图解看看思路解析:
1.reserve函数可以单独使用,也可以在其他接口种会使用,我们实现的该函数不会缩容,所以最开始会加一个判断是否缩容;
2.reserve函数的实现是开一个新空间,将原空间的数据拷贝到新空间,再对_start,_finish,_endofstorage 进行处理;
3.这里需要记录一个原空间存储的有效数据的个数,为了确定_finish的位置(如果不存储,则当开辟好了新空间后,_finish的位置不能确定)
图解:
void reserve(size_t n) {if (n > capacity()) {size_t old_size = size(); //旧空间有效数据个数 size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity(); //需要判断,因为可能为0 iterator tmp = new T[newcapacity]; //开空间 //memcpy(tmp, _start,old_size * sizeof(T)); //下面会将为什么不用memmove函数 for (int i = 0; i < old_size; i++) {tmp[i] = _start[i]; //拷贝数据 } delete[] _start; //释放旧空间 _start = tmp; _finish = _start + old_size; //确定_finish的位置 _endofstorage = _start + newcapacity; } }
为什么不用memmove?
当我们存储的数据类型为string时【如图一】每个string对象里面都有一个_str,指向一个字符串,当我们用memmove拷贝后,拷贝后的_str与拷贝前的_str指向同一块空间【如图二】,当我们释放_start的时候,会调用string的析构函数,将该空间释放掉,就会导致野指针问题;
3.push_back函数
思路:检查是否空间满了,扩容,直接尾插
void push_back(const T& x) {if (_finish == _endofstorage) //检查是否需要扩容 {reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity()); } *_finish = x; //尾插 ++_finish; //更新下标 }
4.push_back函数
思路:与顺序表实现一样,直接–_finish;
void pop_back() {assert(size()); //检查是否还有有效数据可删 --_finish; }
5.resize函数
思路:
分为三种可能:
1.n>capacity 扩容+尾插
2.size 3.n 值得注意的是传参给了缺省值,因为存储数据可能是string这种数据,给了缺省值会去掉对应的默认构造函数,虽然内置类型没有默认构造,但是为了解决这类问题,有了类似于默认构造类处理内置类型; 思路: 1.检查是否需要扩容 2.挪动数据 3.插入,更新下标 直接挪动数据覆盖 与上章《魔法之线:探索string类的神秘世界》链接: link赋值运算符重载方法一样; 现代写法: 传统写法: 稍便捷的方式 直接复用尾插函数,将对象v的数据一个一个尾插; 💕最后希望内容对大家有所帮助😊😊😊void resize(size_t n,T x=T() )
{if (n
6.insert函数
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{assert(pos);
assert(pos >= _start); //断言
assert(pos <= _finish);
if (_finish == _endofstorage)
{size_t len = pos - _start; //记录之前的值
reserve(capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity(); //扩容
pos = _start + len; //更新pos下标
}
//memmove(pos+1, pos, sizeof(T) * (_finish - pos));
iterator end = _finish-1;
while (end>=pos)
{*(end+1) = *end; //拷贝
end--;
}
*pos = x; //插入
++_finish;
return pos; //返回pos位置的迭代器,防止迭代器失效问题
}
7.erase函数
iterator erase(iterator pos)
{assert(pos < _finish && pos >= _start); //断言
iterator end = pos;
while (end < _finish)
{*end = *(end + 1); //挪动数据覆盖
end++;
}
--_finish; //更新下标
return pos; //返回pos位置的迭代器,防止迭代器失效问题
}
8.swap函数
void swap(vector
9.赋值运算符重载
vector
10.拷贝构造函数
vector(const vector
vector(vector
11.其他简单函数的实现:
//判空
bool empty()
{return size();
}
//返回第一个数据
T& front()const
{return *_start;
}
//返回最后一个数据
T& back()const
{return *(_finish-1);
}
//返回有效数据个数
size_t size()const
{return _finish - _start;
}
//返回容量
size_t capacity()const
{return _endofstorage - _start;
}
//[]运算符重载
T& operator[](size_t pos)
{assert(pos>=0 && pos