C++中如何模拟实现vector

这篇文章给大家分享的是有关C++中如何模拟实现vector的内容。小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，一起跟随小编过来看看吧。

vector接口总览

namespace nzb{//模拟实现vectortemplate<class T>class vector{public:typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;//默认成员函数vector();                                           //构造函数vector(size_t n, const T& val);                     //构造函数template<class InputIterator>vector(InputIterator first, InputIterator last);    //构造函数vector(const vector<T>& v);                         //拷贝构造函数vector<T>& operator=(const vector<T>& v);           //赋值重载~vector();                                          //析构函数//迭代器相关函数iterator begin();iterator end();const_iterator begin()const;const_iterator end()const;//容量相关函数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;//修改容器相关函数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);//访问容器相关函数T& operator[](size_t i);const T& operator[](size_t i)const;private:iterator _start;        //指向容器的头iterator _finish;       //指向有效数据的尾iterator _endofstorage; //指向容器的尾};}

默认成员函数

构造函数

无参构造，将所有成员变量初始化为空指针即可

vector():_start(nullptr), _finish(nullptr), _endofstorage(nullptr){}

构造一个含有n个值为val的vector容器。

先将容器容量扩大到n，再尾插val

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

利用迭代器区间进行构造

因为迭代器区间可以是其他迭代器区间，所以我们要重新定义一块模板，再将迭代器中的数据尾插

template <class InputIterator>vector(InputIterator first, InputIterator last):_start(nullptr), _finish(nullptr), _endofstorage(nullptr){while (first != last){push_back(*first);first++;}}

拷贝构造

传统写法

先将容器容量扩大到n，再尾插原vector类中的数据（这里扩容和尾插调整了容器尾指针和数据尾指针，我们不必再次调整）

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

现代写法

利用迭代器构造一份vector类，再交换该类和拷贝构造的类

vector(const vector<T>& v):_start(nullptr), _finish(nullptr), _endofstorage(nullptr){vector<T> tmp(v.begin(), v.end());swap(tmp);}

赋值重载

传统写法

先初始化原来vector类的空间，再将数据拷贝过来

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;}

现代写法

现代写法极为巧妙，利用传值的特性（出了函数立即销毁）传入vector类，再交换该类和拷贝构造的类达到赋值的效果

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

析构函数

释放开辟存储数据的空间，再将容器的各个成员变量置为空

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

迭代器相关函数

vector当中的迭代器实际上就是容器当中所存储数据类型的指针。

typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;

begin和end

vector当中的begin函数返回容器的首地址，end函数返回容器当中有效数据的下一个数据的地址。

iterator begin(){return _start;}iterator end(){return _finish;}

我们还需写一份const版本，const版本只能读不能写，防止vector中数据被修改

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

容量相关函数

size和capacity

size表示vector容器中已存储有效数据个数而capacity表示vector容器的最大容量，那如何得出该组数据呢？

我们知道vector成员函数_start,_finish,_endofstorage是指针，而指针减指针得到两个指针间的数据个数，我们可以用_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

当n大于当前的capacity时，将capacity扩大到n或大于n。

当n小于当前capacity时什么也不做。

void reserve(size_t n){if (n > capacity()) {size_t sz = size(); // 记录原容器中数据个数T* tmp = new T[n]; // 开辟一块容量为n的空间if (_start) //判空{for (size_t i = 0; i < sz; i++) // 拷贝数据{tmp[i] = _start[i];}delete[] _start; // 释放原容器中的数据}_start = tmp; // 调整指针_finish = _start + sz; _endofstorage = _start + n; }}

注意：这里拷贝数据不能用memcpy。当我们拷贝的是一些简单的常量时是没有问题的，但是当我们拷贝的是另一个类，如string类时，拷贝的string还是指向原来string类指向的空间。当原来string被释放时，原string类指向的空间也被释放，此时拷贝的string类指向的是一块已被释放的空间，程序结束时它将再次被释放，释放一块已被释放的空间程序报错。

resize

当n大于当前的size时，将size扩大到n，扩大的数据为val，若val未给出，则默认为容器所存储类型的默认构造函数所构造出来的值。

当n小于当前的size时，将size缩小到n。

void resize(size_t n, const T& val = T()){if (n <= size())// 当n小于当前的size时{_finish = n + _start;// 将size缩小到n}else // 当n大于当前的size时{if (n > capacity())// 当n大于容量时，扩容{reserve(n);}while (_finish < _start + n)// 给size到容器结尾赋值{*_finish = val;_finish++;}}}

这里用了匿名对象T（）来作为缺省参数

empty

通过比较_start和_finish指针来判断容器是否为空

bool empty()const{return _start == _finish;}

修改容器相关函数

push_back

先判断容器是否已满，如果满了先扩容再尾插，如果没满，直接尾插

void push_back(const T& x){if (_finish == _endofstorage)// 判断是否需要扩容{size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;reserve(newcapacity);}// 尾插数据*_finish = x;_finish++;}

pop_back

先判空处理，再–_finish

void pop_back(){assert(!empty());// 判空--_finish;}

insert

功能：利用迭代器再指定位置插入数据。

实现方式：插入前判断是否需要扩容，再将指定位置后的数据往后挪动一位，把数据插入指定位置。

iterator insert(iterator pos, const T& x){assert(pos >= _start&&pos <= _finish);// 判断传入数据的合法性if (_finish == _endofstorage)// 扩容{size_t len = pos - _start;// 记录pos的位置size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;reserve(newcapacity);pos = _start + len;}iterator end = _finish - 1;while (end >= pos)// 挪动数据{*(end + 1) = *end;--end;}*pos = x;// 插入数据_finish++;return pos;}

注意:扩容时要记录pos和_start的相对位置，避免扩容后迭代器失效问题

erase

功能：删除指定位置数据。

实现方式：先判断传入数据的合法性，在将pos位置后的数据全部往前挪动一位，覆盖掉原pos位置的数据

iterator erase(iterator pos){assert(pos >= _start&&pos < _finish);// 判断传入数据的合法性iterator it = pos + 1;// 利用迭代器记录pos的后一位while (it != _finish)// 将pos后的数据往前挪动一位{*(it - 1) = *it;it++;}_finish--;return pos;}

swap

功能：交换两个vector中的数据

实现方式：利用库函数中的swap进行交换

void swap(vector<T>& v){std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);}

访问容器相关函数

operator[ ]

为了方便访问数据vector中也加入了“下标+[ ]”操作

T& operator[](size_t i)// 可读可写{assert(i < size());return _start[i];}const T& operator[](size_t i) const// 只能读{assert(i<size());return _start[i];}

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