c++的学习之路：13、vector（2）

c语言的小菜鸡2024-04-07 15:24

本章主要是模拟实现vector，文章末附上代码，和源码。

目录

一、STL源码

二、构造与析构

三、迭代器与【】、size、capacity、empty

四、reserve与resize

五、push_back与pop_back

六、insert与erase

[七、测试 1](#七、测试 1)

八、代码

九、思维导图

一、STL源码

今天看的是STL30这个源码，他的vector点开是下图这种可以看出他也是调用了几个头文件，上面注释的就是一些开源声明，大概就是说是可以使用、增删查改甚至售卖，做出有用的修改也需要声明。

如下图二可以看出vector的参数是只有三个原生指针，这个就是从图一这里就可以看出是一个typede进行的重定义的。

他的size，capacity是如下图这样使用的，下面九不一一展示了，源码上传了可以自己看看。

二、构造与析构

如下方代码就是这个构造和析构，这里是放在了我的命名空间中以防和库里面的vector重复，这里是利用了缺省传值，在定义的时候直接赋值为nullptr然后进行一个空的初始化，然后如下方代码中vector(size_t n, const T& val = T())这一句就是利用一个匿名对象进行初始化，因为这样就可以直接使用模板进行构造，因为这样就可以使用不用的类型进行初始化对象，然后又利用了模板参数InputIterator进行初始化，这里就是如上篇文章中可以使用范围进行初始化，这里就是利用迭代器的原理，first就是迭代器的begin，last就是迭代器的end，也就是首和尾，然后进行构造，相当于缺省值的构造，这里面构造是需要开辟空间和插入数据，所以这里先写在这了，代码在后面文章， vector(int n, const T& val = T())有个这个是因为写入的值默认是整形，在构造时会进行隐形类型转换，size_t是无符号整形，需要转化，但是有类模板会优先使用这个就会造成野指针。

namespace ly

{

template<class T>

class vector

{

public:

typedef T* iterator;

typedef const T* const_iterator;

vector()

{}

vector(size_t n, const T& val = T())

{

reserve(n);

for (size_t i = 0; i < n; ++i)

{

push_back(val);

}

}

vector(int n, const T& val = T())

{

reserve(n);

for (int i = 0; i < n; ++i)

{

push_back(val);

}

}

template <class InputIterator>

vector(InputIterator first, InputIterator last)

{

while (first != last)

{

push_back(*first);

++first;

}

}

~vector()

{

delete[] _start;

_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;

}

private:

iterator _start = nullptr;

iterator _finish = nullptr;

iterator _end_of_storage = nullptr;

};

}

三、迭代器与【】、size、capacity、empty

如下方代码所示，先看迭代器，在上文中就已经重定义了iterator是T*，所以这里begin就是直接返回start的指针，end就是finish，看过源码和之前模拟实现过string就会发现这里很好用，这里也是同样的有const，因为这里需要重载就是因为需要访问const类型的，size就是finish-start就能得出size，同理capacity就是end_of_storage - start，enpty就是判断是否满了，这里就是start等于finish的时候就是满了，【】就是直接访问就可以了，在pos位置进行访问，这里也是如下方代码所示。

iterator begin()

{

return _start;

}

iterator end()

{

return _finish;

}

const_iterator begin() const

{

return _start;

}

const_iterator end() const

{

return _finish;

}

size_t size() const

{

return _finish - _start;

}

size_t capacity() const

{

return _end_of_storage - _start;

}

bool empty()

{

return _start == _finish;

}

T& operator[](size_t pos)

{

assert(pos < size());

return _start[pos];

}

const T& operator[](size_t pos) const

{

assert(pos < size());

return _start[pos];

}

四、reserve与resize

这里是和之前模拟实现string的时候差不多，判断容量是否够，不够减扩容，这里因为需要计算---finish地址，所以提前记录了size，然后创建一个空间，然后利用memcpy进行拷贝数据，在把旧的start释放了，在指向新的空间，在把finish和end_of_storage计算出来就好了，resize也是需要判断是否是缩容，缩容并不需要缩容，只需要删除数据就可以了，扩容也就是需要扩容后，再把数据初始化就可以了。

void reserve(size_t n)

{

if (n > capacity())

{

size_t sz = size();

T* tmp = new T[n];

if (_start)

{

memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());

delete[] _start;

}

_start = tmp;

_finish = _start + sz;

_end_of_storage = _start + n;

}

}

void resize(size_t n, T val = T())

{

if (n < size())

{

_finish = _start + n;

}

else

{

if (n > capacity())

{

reserve(n);

}

while (_finish != _start + n)

{

*_finish = val;

++_finish;

}

}

}

五、push_back与pop_back

这里就是先判断是否满了，满了就先进行扩容，然后进行存入数据，没满就把数据直接存入，删除也就是直接--覆盖就好了。

void push_back(const T& x)

{

if (_finish == _end_of_storage)

{

reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);

}

*_finish = x;

++_finish;

}

void pop_back()

{

assert(!empty());

--_finish;

}

六、insert与erase

如下方代码，这里实现的思路是先断言，pos位置是在start和finish之间，不是就报错，如果刚好数据满了就进行扩容，这里需要注意的是扩容的时候需要进行计算pos的绝对位置，也就是距离start的长度，在扩容后在进行计算pos位置，然后就是挪动数据与把数据存入，erase就不需要判断相等finish的时候，因为满了也可以删，然后在进行挪动覆盖，这个就是erase的实现。

iterator insert(iterator pos, const T& val)

{

assert(pos >= _start);

assert(pos <= _finish);

if (_finish == _end_of_storage)

{

size_t len = pos - _start;

reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);

pos = _start + len;

}

iterator end = _finish - 1;

while (end >= pos)

{

*(end + 1) = *end;

--end;

}

*pos = val;

++_finish;

return pos;

}

void erase(iterator pos)

{

assert(pos >= _start);

assert(pos < _finish);

iterator start = pos + 1;

while (start != _finish)

{

*(start - 1) = *start;

++start;

}

--_finish;

}

七、测试 1

这里就进行测试一下上面写的代码是否有错，如下图的代码就是测试push_back与pop_back的写发，然后这里也是测试了下迭代器的使用，for的实现就是迭代器。

void Print(const vector<int>& v)

{

for (auto vi : v)

{

cout << vi << ' ';

}

cout << endl;

}

void Test1()

{

vector<int> v1;

v1.push_back(1);

v1.push_back(2);

v1.push_back(3);

v1.push_back(4);

Print(v1);

v1.pop_back();

v1.pop_back();

Print(v1);

}

这里就是测试了下【】与利用模板进行范围的初始化

void Test2()

{

vector<int> v1;

v1.push_back(1);

v1.push_back(2);

v1.push_back(3);

v1.push_back(4);

Print(v1);

vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());

Print(v2);

for (size_t i = 0; i < v2.size(); i++)

{

cout << v2[i] << ' ';

}

cout << endl;

}

这里是测试插入和删除，这里利用了find找到1和3进行头插和在3的位置插入，如下方所示。

void Test3()

{

vector<int> v1;

v1.push_back(1);

v1.push_back(2);

v1.push_back(3);

v1.push_back(4);

Print(v1);

auto pos = find(v1.begin(), v1.end(), 1);

v1.insert(pos, 0);

pos = find(v1.begin(), v1.end(), 3);

v1.insert(pos, 30);

Print(v1);

pos = find(v1.begin(), v1.end(), 0);

v1.erase(pos);

pos = find(v1.begin(), v1.end(), 30);

v1.erase(pos);

Print(v1);

}

八、代码

vector.h

#pragma once
#include <iostream>
#include <vector>
#include <assert.h>
using namespace std;

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

		vector()
		{}

		vector(size_t n, const T& val = T())
		{
			reserve(n);
			for (size_t i = 0; i < n; ++i)
			{
				push_back(val);
			}
		}

		vector(int n, const T& val = T())
		{
			reserve(n);
			for (int i = 0; i < n; ++i)
			{
				push_back(val);
			}
		}

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

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

		iterator begin()
		{
			return _start;
		}

		iterator end()
		{
			return _finish;
		}

		const_iterator begin() const
		{
			return _start;
		}

		const_iterator end() const
		{
			return _finish;
		}

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

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

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

		T& operator[](size_t pos)
		{
			assert(pos < size());
			return _start[pos];
		}

		const T& operator[](size_t pos) const
		{
			assert(pos < size());
			return _start[pos];
		}

		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > capacity())
			{
				size_t sz = size();
				T* tmp = new T[n];
				if (_start)
				{
					memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());
					delete[] _start;
				}
				_start = tmp;
				_finish = _start + sz;
				_end_of_storage = _start + n;
			}
		}

		void resize(size_t n, T val = T())
		{
			if (n < size())
			{
				_finish = _start + n;
			}
			else
			{
				if (n > capacity())
				{
					reserve(n);
				}		
				while (_finish != _start + n)
				{
					*_finish = val;
					++_finish;
				}
			}
		}

		void push_back(const T& x)
		{
			if (_finish == _end_of_storage)
			{
				reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
			}
			*_finish = x;
			++_finish;
		}

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

		iterator insert(iterator pos, const T& val)
		{
			assert(pos >= _start);
			assert(pos <= _finish);
			if (_finish == _end_of_storage)
			{
				size_t len = pos - _start;
				reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
				pos = _start + len;
			}
			iterator end = _finish - 1;
			while (end >= pos)
			{
				*(end + 1) = *end;
				--end;
			}
			*pos = val;
			++_finish;
			return pos;
		}

		void erase(iterator pos)
		{
			assert(pos >= _start);
			assert(pos < _finish);
			iterator start = pos + 1;
			while (start != _finish)
			{
				*(start - 1) = *start;
				++start;
			}
			--_finish;
		}

	private:
		iterator _start = nullptr;
		iterator _finish = nullptr;
		iterator _end_of_storage = nullptr;
	};

	void Print(const vector<int>& v)
	{
		for (auto vi : v)
		{
			cout << vi << ' ';
		}
		cout << endl;
	}

	void Test1()
	{
		vector<int> v1;
		v1.push_back(1);
		v1.push_back(2);
		v1.push_back(3);
		v1.push_back(4);
		Print(v1);
		v1.pop_back();
		v1.pop_back();
		Print(v1);
	}

	void Test2()
	{
		vector<int> v1;
		v1.push_back(1);
		v1.push_back(2);
		v1.push_back(3);
		v1.push_back(4);
		Print(v1);
		vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
		Print(v2);
		for (size_t i = 0; i < v2.size(); i++)
		{
			cout << v2[i] << ' ';
		}
		cout << endl;
	}

	void Test3()
	{
		vector<int> v1;
		v1.push_back(1);
		v1.push_back(2);
		v1.push_back(3);
		v1.push_back(4);
		Print(v1);
		auto pos = find(v1.begin(), v1.end(), 1);
		v1.insert(pos, 0);
		pos = find(v1.begin(), v1.end(), 3);
		v1.insert(pos, 30);
		Print(v1);
		pos = find(v1.begin(), v1.end(), 0);
		v1.erase(pos);
		pos = find(v1.begin(), v1.end(), 30);
		v1.erase(pos);
		Print(v1);
	}
}

test.cpp

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "vector.h"

int main()
{
	ly::Test3();
}

九、思维导图

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