[C++随笔录] vector模拟实现

vector模拟实现

• 基本结构
• 天选之子
• • 构造
  • 拷贝构造
  • 析构
  • operator=
• 空间
• • reserve
  • resize
  • [size && capacity](#size && capacity)
• 增
• • insert
  • push_back
• 删
• • erase
  • pop_back
• [查 && 改](#查 && 改)
• • swap
  • operator[]
• 源码

基本结构

// 可以是不同类型, 用类模板
template <class T>
class vector
{
public:
	// 源码里面成员变量的类型用的是迭代器,
	// 所以, 先定义迭代器类型
	typedef T* iterator;
	typedef const T* const_iterator;
	
private:
	iterator _start = nullptr; // 相当于string类中的 _str
	iterator _finish = nullptr; // 相当于string类中的 _size
	iterator _endofstorage = nullptr; // 相当于string类中的 _capacity
}

1. 成员变量先给缺省值, 便于后面的构造函数 和 拷贝构造函数
2. 迭代器是 T* , 跟string类中 迭代器是 char* 是一样的道理

天选之子

构造

1. 默认构造函数

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

}

由于我们给成员变量都给了缺省值, 那么👇👇👇

vector()
{
}

2. 开空间 + 初始化
   开空间 + 初始化 也是 resize 干的事情, 那么我们就可以直接复用

vector(int n, const T& val = T()) // 缺省值给T的默认构造出来的对象
{
	resize(n, val);
}

3. 迭代器区间初始化

从上一篇文章得出: 同类型, 不同类型, 数组的区间都可以进行初始化. 迭代器多样化 ⇒ 套用模版

⇒ 进而我们得出: 在模版中可以套用模版

template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{
	int n = last - first;
	resize(n);

	int i = 0;
	while (first != last)
	{
		_start[i++] = *first;
		first++;
	}

}

拷贝构造

vector(const vector<T>& tem)
{
	// 找一块新空间 -- 外部深拷贝
	_start = new T[tem.capacity()];
	
	// memcpy(_start, tem._start, tem.capacity); -- 内部浅拷贝, 是错误的
	for (int i = 0; i < tem.size(); i++) // 内部深拷贝
	{
		_start[i] = tem[i];
	}
	
	// 更新size 和 capacity
	_finish = _start + tem.size();
	_endofstorage = _start + tem.capacity();

}

• 不能使用memcpy来进行拷贝数据的原因 && 外部和内部的深拷贝图示
  
  

析构

~vector()
{
	// 释放空间
	delete[] _start;

	// 置空
	_start = _finish = _endofstorage = nullptr;
}

operator=

// 现代写法 -- 传值传参, 巧借拷贝构造
T& operator=(const T tem)
{
	swap(tem);

	return *this;
}

空间

reserve

void reserve(size_t n)
{
	assert(n > 0);

	if (n > capacity())
	{
		size_t sz = size();  // 应该先保存一份sz <== _start会发生变化
		T* tem = new T[n];
		
		// 拷贝数据
		// memcpy(tem._start, _start, n); // 内部浅拷贝
		for (int i = 0; i < size(); i++)
		{
			tem[i] = _start[i]; //调用了T的赋值, 从而实现深拷贝
		}

		// 更新_start
		delete[] _start;
		_start = tem;

		// 更新size 和 capacity
		_finish = _start + sz;
		_endofstorage = _start + n;
	}

}

resize

void resize(size_t n, const T& val = T())
{
	assert(n > 0);
	
	// 缩
	if (size() > n)
	{
		_finish = _start + n;
	}
	// 扩
	else
	{
		reserve(n); // 先开n个空间

		// 从_finish位置开始初始化
		for (int i = size(); i < size() + n; i++)
		{
			_start[i] = val;
		}

		// 改变_finish
		_finish = _finish + n;

	}
}

size && capacity

const size_t size()const
{
	return _finish - _start;
}

const size_t capacity()const
{
	return _endofstorage - _start;
}

增

insert

void insert(iterator pos, const T& val = T())
{
	assert(pos >= _start && pos <= _finish);

	size_t len = pos - _start; // 在扩容前, 先保存一下pos的相对位置, 以免异地扩容, _start发生变化, 导致pos迭代器失效

	// 是否扩容
	if (_finish == _endofstorage)
	{
		// 考虑到首次插入
		size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
		reserve(newcapacity);

		pos = _start + len; // 扩容后, 更新pos
	}

	// 往后挪动数据
	iterator end = _finish - 1; 
	while (end >= pos)
	{
		*(end + 1) = *end;
		end--;
	}

	// 插入
	*pos = val;
	_finish = _finish + 1;

}

push_back

void push_back(const T& val = T())
{
	 是否扩容
	//if (_finish == _endofstorage)
	//{
	//	size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
	//	reserve(newcapacity);

	//}

	//*_finish = val;
	//++_finish;
	
	// 复用insert
	insert(_finish, val);
}

删

erase

iterator erase(iterator pos)
{
	assert(pos >= _start && pos < _finish);
	
	// 往前挪动数据
	iterator it = pos + 1 ;
	while (it != _finish)
	{
		*(it - 1) = *it;
		it++;
	}
	
	// 更新size
	--_finish;

	return pos;
}

pop_back

void pop_back()
{
	// 复用erase, 传参_finish - 1
	erase(--end());

}

查 && 改

swap

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

}

operator[]

T& operator[](size_t n)
{
	return _start[n];
}

const T& operator[](size_t n)const 
{
	return _start[n];
}

源码

#pragma once

#include<assert.h>
#include<iostream>

namespace muyu
{
	template <class T>
	class vector
	{
	public:
		typedef T* iterator;
		typedef const T* const_iterator;

		iterator begin() 
		{
			return _start;
		}

		iterator end() 
		{
			return _finish;
		}

		const_iterator begin()const
		{
			return _start;
		}

		const_iterator end()const
		{
			return _finish;
		}

		vector()
		{

		}

		vector(int n, const T& val = T()) // 缺省值给	T的默认构造出来的对象
		{
			resize(n, val);
		}

		template <class InputIterator>
		vector(InputIterator first, InputIterator last)
		{
			int n = last - first;
			resize(n);

			int i = 0;
			while (first != last)
			{
				_start[i++] = *first;
				first++;
			}

		}

		vector(const vector<T>& tem)
		{
			// 找一块新空间 -- 外部深拷贝
			_start = new T[tem.capacity()];

			// memcpy(_start, tem._start, tem.capacity); -- 内部浅拷贝, 是错误的
			for (int i = 0; i < tem.size(); i++) // 内部深拷贝
			{
				_start[i] = tem[i];
			}

			// 更新size 和 capacity
			_finish = _start + tem.size();
			_endofstorage = _start + tem.capacity();

		}

		~vector()
		{
			// 释放空间
			delete[] _start;

			// 置空
			_start = _finish = _endofstorage = nullptr;
		}

		const size_t size()const
		{
			return _finish - _start;
		}

		const size_t capacity()const
		{
			return _endofstorage - _start;
		}

		void reserve(size_t n)
		{
			assert(n > 0);

			if (n > capacity())
			{
				size_t sz = size();  // 应该先保存一份sz <== _start会发生变化
				T* tem = new T[n];

				// 拷贝数据
				// memcpy(tem._start, _start, n); // 内部浅拷贝
				for (int i = 0; i < size(); i++)
				{
					tem[i] = _start[i]; //调用了T的赋值, 从而实现深拷贝
				}

				// 更新_start
				delete[] _start;
				_start = tem;

				// 更新size 和 capacity
				_finish = _start + sz;
				_endofstorage = _start + n;
			}

		}

		void resize(size_t n, const T& val = T())
		{
			assert(n > 0);

			if (size() > n)
			{
				_finish = _start + n;
			}
			else
			{
				reserve(n); // 先开n个空间

				// 从_finish位置开始初始化
				for (int i = size(); i < size() + n; i++)
				{
					_start[i] = val;
				}

				// 改变_finish
				_finish = _finish + n;

			}
		}

		void push_back(const T& val = T())
		{
			 是否扩容
			//if (_finish == _endofstorage)
			//{
			//	size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
			//	reserve(newcapacity);

			//}

			//*_finish = val;
			//++_finish;

			insert(_finish, val);
		}

		void insert(iterator pos, const T& val = T())
		{
			assert(pos >= _start && pos <= _finish);

			size_t len = pos - _start; // 在扩容前, 先保存一下pos的相对位置, 以免异地扩容, _start发生变化, 导致pos迭代器失效

			// 是否扩容
			if (_finish == _endofstorage)
			{
				size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
				reserve(newcapacity);

				pos = _start + len; // 扩容后, 更新pos
			}

			// 往后挪动数据
			iterator end = _finish - 1;
			while (end >= pos)
			{
				*(end + 1) = *end;
				end--;
			}

			// 插入
			*pos = val;
			_finish = _finish + 1;

		}

		T& operator[](size_t n)
		{
			return _start[n];
		}

		const T& operator[](size_t n)const 
		{
			return _start[n];
		}

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

		}

		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos >= _start && pos < _finish);

			iterator it = pos + 1 ;
			while (it != _finish)
			{
				*(it - 1) = *it;
				it++;
			}

			--_finish;

			return pos;
		}
		
		void pop_back()
		{
			// 复用erase, 传参_finish - 1
			erase(--end());
		
		}

		// 现代写法 -- 传值传参, 巧借拷贝构造
		T& operator=(const T tem)
		{
			swap(tem);

			return *this;
		}

	private:
		iterator _start = nullptr; // 相当于string类中的 _str
		iterator _finish = nullptr; // 相当于string类中的 _size
		iterator _endofstorage = nullptr; // 相当于string类中的 _capacity

	};
}