文章目录
- 七、vector
- 3. vector的模拟实现
- 4. vector实现代码整合
- 未完待续
七、vector
3. vector的模拟实现
上篇文章我们讲解了非常 玄幻 的拷贝构造函数，同样的方法，我们也能用这种方法来实现 赋值重载函数 。
void swap(vector<T>& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
}
vector<T>& operator=(vector<T> v)
{
// 通过传参时的拷贝构造，直接与其交换
swap(v);
return *this;
}
传值传参会调用拷贝构造，所以我们只需要将其与我们要赋值的给交换即可。
我们来测试一下：
// 测试区
void test06()
{
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> v1 = v;
for (auto e : v1)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
// test.cpp
#include<iostream>
#include"vector.h"
using namespace std;
int main()
{
my::test06();
return 0;
}
接下来实现一个比较奇怪的东西：迭代器区间构造 。一般容器都会支持这个函数。
// 类模板的成员函数可以是函数模板
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{
//
}
是的，类模板里面又加了一个函数模板，这样的作用是什么呢？这样的作用就是，这个函数模板可以不局限于类内的迭代器，只要符合模板参数，其他类的迭代器同样可以调用该函数 。这样可以使容器与容器之间发生交互。原理就是这样，实现起来也很简单：
// 类模板的成员函数可以是函数模板
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
我们来测试一下：
// 测试区
void test07()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
// 这里也可以使用其他容器的迭代器
vector<int> v1(v.begin() + 1, v.end() - 1);
for (auto e : v1)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
// test.cpp
#include<iostream>
#include"vector.h"
using namespace std;
int main()
{
my::test07();
return 0;
}
所以说这个迭代器区间构造也是非常好用的。
还有这个构造函数：构造 n 个给定值
// 和resize差不多
vector(size_t n, const T& val = T())
{
reserve(n);
for (size_t = 0; i < n; ++i)
{
push_back(val);
}
}
我们来测试一下：
void test08()
{
// 初始化 10 个 1
vector<int> v(10, 1);
for (auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
啊？哪出问题了？看看错误列表：
通过错误行数，我们找到了：
啊？咋调用到这来了，误把我的参数看成迭代器了？该怎么办呢？其实是这样的：我们实现的 构造n个给定值 的构造函数里，第一个参数是 size_t ，而在迭代器区间构造函数里，两个参数是相同的 ，这样会导致，我构造 10 个 1 所给的参数更加符合 迭代器区间构造函数 ，因为对另一个来说，有一个 size_t 参数不匹配，所以优先调用迭代器区间构造函数了。所以怎么办？简简单单：size_t 换成 int 就行 ，虽然对于个数来说， size_t 更加符合，毕竟没有负数，但是 int 也不影响。
vector(int n, const T& val = T())
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
push_back(val);
}
}
OK，完美解决。
我来给出一个情景：
void test09()
{
vector<std::string> v;
v.push_back("11111");
v.push_back("22222");
v.push_back("33333");
for (auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
这段程序的结果是什么？
没错，是不是非常简单？再来看看：
void test09()
{
vector<std::string> v;
v.push_back("11111");
v.push_back("22222");
v.push_back("33333");
v.push_back("44444");
v.push_back("55555");
for (auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
这样呢？
蛤，报错了。打印倒是打印出来了，那么问题肯定不是出在打印上面，那就是析构。析构出了问题，我们首先想到的就是深浅拷贝，我们所有的函数都避免了浅拷贝，为什么最后还是会出现析构问题？
其实问题出在 reserve 函数里的 memcpy 。memcpy其实是浅拷贝，按照字节一个一个拷贝。就出现了如下图的情况。
这样导致我们在析构 _start 时，将内容也给析构了，所以后面生命周期结束时的析构就出现了多重析构的问题。既然知道了问题所在，那该如何解决问题呢？
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];
// for循环赋值
for (size_t i = 0; i < old_size; ++i)
{
tmp[i] = _start[i];
}
// 释放旧空间
delete[] _start;
// 更改地址
_start = tmp;
_finish = _start + old_size;
_endofstorage = _start + n;
}
}
换成 for循环赋值就可以了 。
最后再给大家阐述一下 迭代器失效的问题。我们在 insert 中第一次遇到了迭代器失效的问题，但是我们通过更新地址的问题解决了迭代器失效的问题。
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;
}
但是，大家有没有想过，这里的迭代器传入的是临时变量，临时变量更新了后，实参并不会修改，所以在外面这个迭代器的值已经 不可信 了。有人说可以将这个迭代器使用 引用传参 ，这样也不可以！
v.insert(v.begin(), 1);
这里传参都是传的临时变量，然而 临时变量具有常性，加了引用就用不了了，除非再加 const ，加了 const 就更不行了，不能修改的迭代器算什么迭代器？所以这里没有一种好的解决办法，想告诉大家的是：迭代器在修改容器的内容后就已经不再可信了 ，若需要再次使用迭代器，重新创建一个即可。
我们知道了 insert 可能产生 迭代器失效，那么 erase 会产生吗？有小伙伴可能会说，erase 根本就不会扩容，没有空间移动，那就不会出现迭代器失效。我再给大家看看一个场景：我们来删除容器里的偶数
void test10()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
{
v.erase(it);
}
++it;
}
for (auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
没出现问题，那这样呢：
void test10()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
// 这里有两个 4
v.push_back(4);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
{
v.erase(it);
}
++it;
}
for (auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
？这怎么出问题了？
void test10()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
// 这样呢？
v.push_back(4);
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
{
v.erase(it);
}
++it;
}
for (auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
啊？这样程序还能挂掉？
聪明的小伙伴们可以想到，erase 函数删除后会将后面的数据前往移动，删除后迭代器的位置是一个新的数据，然后 ++it 就会错过元素，就会出现答案不对的情况，如果错过了 end 迭代器表示的位置，将会导致循环终止不了，所以引发了一系列问题。那么，该如何解决呢？
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
{
v.erase(it);
}
else
{
++it;
}
}
这样可以吗？说可以也可以，说不可也不可以。在一般情况下，erase 都不会产生 缩容 的情况，但是没有规定不可以缩容，假如真的有个容器 erase 后会发生缩容问题，那就会导致迭代器失效，就不能使用了。那么库里的 vector 是怎么解决这个问题的呢？我们来看看函数原型：
是的，库里 vector 的 erase 会返回一个迭代器，指向刚刚被删除的位置。所以库里的 erase 应该这样使用：
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
{
// 更新迭代器
it = v.erase(it);
}
else
{
++it;
}
}
那我们的 erase 就要做出相应的修改：
iterator 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;
return pos;
}
再来测试一下：
ok，实现完毕。到这里我们的 vector 已经非常优秀了。
4. vector实现代码整合
vector.h 头文件：
#pragma once
#include<assert.h>
namespace my
{
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef T* const_iterator;
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator begin() const
{
return _start;
}
const_iterator end() const
{
return _finish;
}
// 类模板的成员函数可以是函数模板
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
vector()
{}
vector(const vector<T>& v)
{
reserve(v.capacity());
for (auto& e : v)
{
push_back(e);
}
}
vector(int n, const T& val = T())
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
push_back(val);
}
}
void swap(vector<T>& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
}
vector<T>& operator=(vector<T> v)
{
// 通过传参时的拷贝构造，直接与其交换
swap(v);
return *this;
}
~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 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];
// for循环赋值
for (size_t i = 0; i < old_size; ++i)
{
tmp[i] = _start[i];
}
// 释放旧空间
delete[] _start;
// 更改地址
_start = tmp;
_finish = _start + old_size;
_endofstorage = _start + n;
}
}
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;
}
}
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);
}
// 尾删
void pop_back()
{
//assert(!empty());
//
//--_finish;
erase(end() - 1);
--_finish;
}
// 判断容器是否为空
bool empty()
{
return _start == _finish;
}
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;
}
iterator 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;
return pos;
}
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;
};
// 测试区
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;
}
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;
}
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;
}
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;
}
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;
}
void test06()
{
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> v1 = v;
for (auto e : v1)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
void test07()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
// 这里也可以使用其他容器的迭代器
vector<int> v1(v.begin() + 1, v.end() - 1);
for (auto e : v1)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
void test08()
{
// 初始化 10 个 1
vector<int> v(10, 1);
for (auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
void test09()
{
vector<std::string> v;
v.push_back("11111");
v.push_back("22222");
v.push_back("33333");
v.push_back("44444");
v.push_back("55555");
for (auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
void test10()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
v.push_back(4);
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
{
it = v.erase(it);
}
else
{
++it;
}
}
for (auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
}
tset.cpp 源文件
#include<iostream>
#include"vector.h"
using namespace std;
int main()
{
my::test10();
return 0;
}
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