C++第二十一弹---vector深度剖析及模拟实现(上)

avatar
作者
猴君
阅读量:3

个人主页: 熬夜学编程的小林

💗系列专栏: 【C语言详解】 【数据结构详解】【C++详解】

目录

1、基本结构

2、默认成员函数

2.1、构造函数

2.2、析构函数 

2.3、拷贝构造函数 

2.3、赋值操作符重载

3、数据访问

4、迭代器获取

总结


1、基本结构

首先定义一个vector模版类,其中三个成员变量均为迭代器,且此处vector的迭代器是一个原生指针,我们这里为其定义别名iterator。

namespace lin  {  	template<class T>//此处为类模板,实现不同数据类型的存储 	class vector 	{ 	public:         //vector迭代器为原生指针 		typedef T* iterator;//定义指针类型的别名iterator 		typedef const T* const_iterator;         //...函数接口的实现  	private: 		iterator _start;// 指向容器的开始 		iterator _finish;// 指向容器中最后一个有效数据的下一个位置 		iterator _endofstorage;  // 指向存储容量的结尾 	}; } 

私有成员变量:

_start: 这是一个指针,指向容器的第一个元素。
_finish: 这个指针指向容器中最后一个有效数据的下一个位置。
_endofstorage: 这个指针指向分配给vector的内存块的末尾。这不是最后一个有效元素的位置,而是整个内存块的结束位置,在这之后可能会有额外的未初始化空间,预留以实现当vector增长时无需重新分配整个数组。

2、默认成员函数

2.1、构造函数

vector()

默认构造的函数功能是构造一个没有元素的空容器。

默认构造函数实现有两种方式,第一种是直接通过初始化列表直接初始值,第二种是通过成员变量的缺省值

1.初始化列表

//将成员变量都初始化为空 vector() 	: _start(nullptr) 	, _finish(nullptr) 	, _endofstorage(nullptr) {} 

2. 缺省值

//会默认使用缺省值构造 vector() {}  private: 	iterator _start=nullptr;		 	iterator _finish=nullptr;		 	iterator _endofstorage=nullptr;   }; 

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

填充构造函数功能是构造一个包含 n 个元素的容器。每个元素都是 val 值。

思想:

为了确保空间足够,我们可以先将空间扩容至n(减少扩容消耗)再将n个值尾插到容器中

//构造n个数值 并初始化为val vector(size_t n, const T& val = T()) { 	reserve(n);//细节,先开空间 	for (size_t i = 0; i < n; i++) 	{ 		push_back(val); 	} }

注意:

vector构造函数中的const T& val = T()T是一种类型,T的类型取决于vector后的<>,<>中是什么类型,T就是什么类型。

T是内置类型时,T() == 0。

char()需要强转成int才能看到0,因为ASCII码值为0的char字符是'\0',屏幕上显示不出来。

当T是自定义类型时,T()调用无参或者全缺省构造函数构造一个匿名对象,若T类中不存在无参全缺省构造方法时报错。

  vector(InputIterator first, InputIterator last)

迭代器区间构造函数功能是将[first,last)区间的元素构造成一个新容器,注意 last位置的元素是不取的。

  1. template <class InputIterator> 是一个函数模板函数参数是一个迭代器类型
  2. 函数实现原理:从 first 位置开始遍历迭代器区间,遍历的同时将该位置的数据尾插到vector上,直到遍历到 last 位置则结束循环
//类模板里面有函数模板 //template<typename InputIterator> template <class InputIterator>//与类模板类型名区分 vector(InputIterator first, InputIterator last)//拷贝迭代器区间 { 	while (first != last)//起始与结尾不相等则插入 	{ 		push_back(*first); 		++first;//向后移动 	} }

 如果实现了迭代器区间构造函数以及填充构造函数之后,去实例化vector<int> v(10,1)则会出错,因为此时的参数都为int类型,而填充构造函数 vector(size_t n, const T& val = T()) 的第一个类型时无符号整数,迭代器区间构造函数  vector(InputIterator first, InputIterator last)是两个相同类型的模板参数,此时会优先调用更匹配的迭代器区间构造函数,然后10-1不是一个区间,也不能解引用,因此编译器报错。

解决办法是重载一个填充构造函数,如下:

  vector(int n, const T& val = T())

//构造n个数值 并初始化为val vector(int n, const T& val = T())//x64有问题 { 	reserve(n);//细节,先开空间 	for (int i = 0; i < n; i++) 	{ 		push_back(val); 	} }

2.2、析构函数 

析构函数功能是销毁动态开辟的空间。

释放空间并将指针置空即可。

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

2.3、拷贝构造函数 

vector(const vector<T>& v)

函数功能构造一个包含 v 中所有元素的容器。

先开辟一个与原容器大小相等的空间,然后直接尾插即可。

//v(v1) vector(const vector<T>& v) { 	reserve(v.capacity());//开始扩容,减少频繁扩容 	for (auto& x : v)//字符串可能有问题,加& 	{ 		push_back(x);//尾插数据 	} }

 注意:reserve()与push_back()函数在后面有实现!!!

vector(initializer_list<T> il) 

initializer_list 是一个类,支持{}初始化。 

实现思想是使用范围for遍历该类,遍历的同时尾插数据即可,为了减少扩容消耗,可以提前开辟好空间。 

//vector<int> v ={1,2,3,4,5} vector(initializer_list<T> il) { 	reserve(il.size());//提前开好il大小的空间 	for (auto& x : il) 	{ 		push_back(x);//尾插 	} }

2.3、赋值操作符重载

 vector<T>& operator=(vector<T> v)

赋值操作符重载的功能是将新内容分配给容器,替换其当前内容,并相应地修改其大小。

此处为现代写法,直接交换两个容器,函数参数不能加引用。

void swap(vector<T>& v) { 	swap(_start, v._start);//调用库函数的swap函数 	swap(_finish, v._finish); 	swap(_endofstorage, v._endofstorage); } vector<T>& operator=(vector<T> v) { 	swap(v);//调用就近类内函数 	return *this; }

3、数据访问

operator[](size_t pos)

使用下标加 [ ] 访问数据。

T& operator[](size_t pos)//[]运算符重载 { 	assert(pos < size()); 	return _start[pos]; } const T& operator[](size_t pos) const { 	assert(pos < size()); 	return _start[pos]; }

 front()

获取第一个元素(即_start指向的位置)。

T& front() { 	return *_start; }  const T& front()const { 	return *_start; } 

 back()

获取最后一个元素(_finish前面一个位置)。

T& back() { 	return *(_finish - 1); }  const T& back()const { 	return *(_finish - 1); }

4、迭代器获取

begin()

返回容器的首地址(_start)。

iterator begin() { 	return _start; } const_iterator begin() const //无允许修改,加const修饰函数 { 	return _start; }

end()

返回容器当中有效数据的下一个数据的地址(_finish)。

iterator end() { 	return _finish; } const_iterator end() const { 	return _finish; }

总结


本篇博客就结束啦,谢谢大家的观看,如果公主少年们有好的建议可以留言喔,谢谢大家啦!

广告一刻

为您即时展示最新活动产品广告消息,让您随时掌握产品活动新动态!