C++:模拟实现STL的vector

目录

一.vector类

1.vector类的构造及析构

2.定义迭代器

3.size()和capacity()

4.operator [ ] 

5.resize()和reserve()

6.插入和删除

二.整体代码

1.vector.h

2.vector.cpp

上一节中了解了vector中部分接口的使用,在这里我们模拟实现vector,为了避免与库中的起冲突,在这里使用命名空间

一.vector类

1.vector类的构造及析构

vector类中我们有三个对象_start,_finish,_endofstorage

构造函数

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

拷贝构造

	vector(const vector<T>& v)
	{
		_start = new T[v.capacity()];
		_finish = _start;
		_endofstorage = _start + v.capacity();
		for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
		{
			*_finish = v[i];
			++_finish;
		}
	}

但是我们可以采取一个更简单的方法,将值插入要拷贝的对象中

	//v2(v1)
	vector(const vector<T>& v):_start(nullptr), _finish(nullptr), _endofstorage(nullptr)
	{
		//将v1的数据插入v2
		for (const auto& ch : v)
		{
			reserve(v.capacity());
			push_back(ch);
		}
	}

赋值

我们可以选择将两个的值进行交换

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

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

析构

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

2.定义迭代器

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;
	}

3.size()和capacity()

 所以size只需要用_finish-_start,capacity用_endofstorage-_start

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

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

4.operator [ ] 

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

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

5.resize()和reserve()

void reserve(size_t n)
{
	if (n > capacity())
	{
		size_t sz = size();
		T* tmp = new T[n];
		if (_start)
		{
			//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);按字节拷贝,浅拷贝
			for (size_t i = 0; i < sz; ++i)
			{
				tmp[i] = _start[i];//调用operator=深拷贝
			}
			delete[] _start;
		}
		_start = tmp;
		_finish = tmp + sz;
		_endofstorage = tmp + n;
	}
}

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

		while (_finish < _start + n)
		{
			*_finish = val;
			++_finish;
		}
	}
}

6.插入和删除

push_back

当容量不足时开辟新空间,在尾部插入即可,同时将_finish向后移动

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

pop_back

直接将_finish后移即可

	void pop_back()
	{
		assert(_start < _finish);
		--_finish;
	}

insert

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

		if (_finish == _endofstorage)
		{
			size_t n = pos - _start;
			size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 2 : capacity() * 2;
			reserve(newcapacity);
			//如果增容原来的pos就失效了,需要重新计算位置
			pos = _start + n;
		}

		iterator end = _finish - 1;
		while (end >= pos)
		{
			*(end + 1) = *end;
			--end;
		}
		*pos = x;
		++_finish;
	}

当我们实现insert后,push_back就可以用复用实现

void push_back(const T& x)
{
	insert(_finish, x);
}

erase

iterator erase(iterator pos)
{
	assert(pos < _finish);

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

	return pos;
}

同样实现了erase,pop_back也可以复用

	void pop_back()
	{
		erase(_finish - 1);
	}

二.整体代码

1.vector.h

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

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

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

		/*vector(const vector<T>& v)
		{
			_start = new T[v.capacity()];
			_finish = _start;
			_endofstorage = _start + v.capacity();
			for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
			{
				*_finish = v[i];
				++_finish;
			}
		}*/

		//v2(v1)
		vector(const vector<T>& v):_start(nullptr), _finish(nullptr), _endofstorage(nullptr)
		{
			//将v1的数据插入v2
			for (const auto& ch : v)
			{
				reserve(v.capacity());
				push_back(ch);
			}
		}

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

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

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

		iterator begin()
		{
			return _start;
		}

		iterator end()
		{
			return _finish;
		}

		const_iterator begin() const
		{
			return _start;
		}

		const_iterator end() const
		{
			return _finish;
		}

		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > capacity())
			{
				size_t sz = size();
				T* tmp = new T[n];
				if (_start)
				{
					//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);按字节拷贝,浅拷贝
					for (size_t i = 0; i < sz; ++i)
					{
						tmp[i] = _start[i];//调用operator=深拷贝
					}
					delete[] _start;
				}
				_start = tmp;
				_finish = tmp + sz;
				_endofstorage = tmp + n;
			}
		}

		void resize(size_t n, const 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 == _endofstorage)
			{
				size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 2 : capacity() * 2;
				reserve(newcapacity);
			}
			*_finish = x;
			++_finish;*/
			insert(_finish, x);
		}

		void pop_back()
		{
			/*assert(_start < _finish);
			--_finish;*/
			erase(_finish - 1);
		}

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

			if (_finish == _endofstorage)
			{
				size_t n = pos - _start;
				size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 2 : capacity() * 2;
				reserve(newcapacity);
				//如果增容原来的pos就失效了,需要重新计算位置
				pos = _start + n;
			}

			iterator end = _finish - 1;
			while (end >= pos)
			{
				*(end + 1) = *end;
				--end;
			}
			*pos = x;
			++_finish;
		}

		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos < _finish);

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

			return pos;
		}

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

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

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

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

	private:
		iterator _start;
		iterator _finish;
		iterator _endofstorage;
	};


	void test_vector1()
	{
		vector<int> v;
		v.push_back(1);
		v.push_back(2);
		v.push_back(3);
		v.push_back(4);
		v.push_back(5);

		cout << v.size() << endl;
		cout << v.capacity() << endl;

		vector<int>::iterator it = v.begin();
		while (it != v.end())
		{
			cout << *it << " ";
			++it;
		}
		cout << endl;

		for (auto& ch : v)
		{
			cout << ch << " ";
		}
		cout << endl;

		for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
		{
			cout << v[i] << " ";
		}
		cout << endl;
	}

	void test_vector2()
	{
		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(6);

		v.insert(v.begin(), 0);
		for (auto& ch : v)
		{
			cout << ch << " ";
		}
		cout << endl;

		vector<int>::iterator it = v.begin();
		while (it != v.end())
		{
			if (*it % 2 == 0)
			{
				it = v.erase(it);
			}
			else
			{
				++it;
			}
		}

		for (auto ch : v)
		{
			cout << ch << " ";
		}
		cout << endl;
	}

	void test_vector3()
	{
		vector<int> v;
		v.reserve(10);
		v.push_back(1);
		v.push_back(2);
		v.push_back(3);
		v.push_back(4);
		v.push_back(5);
		v.push_back(6);

		for (auto ch : v)
		{
			cout << ch << " ";
		}
		cout << endl;
		cout << v.size() << endl;
		cout << v.capacity() << endl << endl;

		v.resize(4);
		for (auto ch : v)
		{
			cout << ch << " ";
		}
		cout << endl;
		cout << v.size() << endl;
		cout << v.capacity() << endl << endl;

		v.resize(8);
		for (auto ch : v)
		{
			cout << ch << " ";
		}
		cout << endl;
		cout << v.size() << endl;
		cout << v.capacity() << endl << endl;

		v.resize(12);
		for (auto ch : v)
		{
			cout << ch << " ";
		}
		cout << endl;
		cout << v.size() << endl;
		cout << v.capacity() << endl << endl;
	}

	void test_vector4()
	{
		vector<int> v1;
		v1.push_back(1);
		v1.push_back(2);
		v1.push_back(3);
		v1.push_back(4);

		vector<int> v2(v1);
		for (auto ch : v1)
		{
			cout << ch << " ";
		}
		cout << endl;

		for (auto ch : v2)
		{
			cout << ch << " ";
		}
		cout << endl;

		vector<int> v3;
		v3.push_back(10);
		v3.push_back(20);
		v3.push_back(30);
		v3.push_back(40);
		v1 = v3;
		for (auto ch : v1)
		{
			cout << ch << " ";
		}
		cout << endl;
	}
}

2.vector.cpp

#include"vector.h"

int main()
{
	//wzyl::test_vector1();
	//wzyl::test_vector2();
	//wzyl::test_vector3();
	//wzyl::test_vector4();
}

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