【C++】学习笔记——vector_2

lge1010582024-05-05 13:21

文章目录

  • 七、vector
    • [2. vecotr的使用](#2. vecotr的使用)
    • [3. vector的模拟实现](#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。

cpp 复制代码 
// 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：

cpp 复制代码 
#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：

cpp 复制代码 
// 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

cpp 复制代码 
// 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：

cpp 复制代码 
// 类内
iterator begin()
{
	return _start;
}

iterator end()
{
	return _finish;
}

const_iterator begin() const
{
	return _start;
}

const_iterator end() const
{
	return _finish;
}
cpp 复制代码 
// 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;
}
cpp 复制代码 
// 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 。

cpp 复制代码 
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。

cpp 复制代码 
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 。

cpp 复制代码 
// 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：

cpp 复制代码 
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：

cpp 复制代码 
// 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;
}
cpp 复制代码 
// 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。

cpp 复制代码 
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 。

cpp 复制代码 
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。

cpp 复制代码 
// 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？

cpp 复制代码 
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：

cpp 复制代码 
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：

cpp 复制代码 
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：

cpp 复制代码 
// 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;
}
cpp 复制代码 
// 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：

cpp 复制代码 
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：

cpp 复制代码 
// 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;
}
cpp 复制代码 
// tset.cpp
#include<iostream>
#include"vector.h"
using namespace std;

int main()
{
	my::test05();
	return 0;
}

非常 nice 啊。

未完待续

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