概述
vector接口总览
namespace nzb { //模拟实现vector template<class T> class vector { public: typedef T* iterator; typedef const T* const_iterator; //默认成员函数 vector(); //构造函数 vector(size_t n, const T& val); //构造函数 template<class InputIterator> vector(InputIterator first, InputIterator last); //构造函数 vector(const vector<T>& v); //拷贝构造函数 vector<T>& operator=(const vector<T>& v); //赋值重载 ~vector(); //析构函数 //迭代器相关函数 iterator begin(); iterator end(); const_iterator begin()const; const_iterator end()const; //容量相关函数 size_t size()const; size_t capacity()const; void reserve(size_t n); void resize(size_t n, const T& val = T()); bool empty()const; //修改容器相关函数 void push_back(const T& x); void pop_back(); void insert(iterator pos, const T& x); iterator erase(iterator pos); void swap(vector<T>& v); //访问容器相关函数 T& operator[](size_t i); const T& operator[](size_t i)const; private: iterator _start; //指向容器的头 iterator _finish; //指向有效数据的尾 iterator _endofstorage; //指向容器的尾 }; }
默认成员函数
构造函数
1、无参构造,将所有成员变量初始化为空指针即可
vector() :_start(nullptr) , _finish(nullptr) , _endofstorage(nullptr) {}
2、构造一个含有n个值为val的vector容器。
先将容器容量扩大到n,再尾插val
vector(size_t n, const T& val) :_start(nullptr) , _finish(nullptr) , _endofstorage(nullptr) { reserve(n); //扩容 for (size_t i = 0; i < n; i++) //尾插 { push_back(val); } }
3、利用迭代器区间进行构造
因为迭代器区间可以是其他迭代器区间,所以我们要重新定义一块模板,再将迭代器中的数据尾插
template <class InputIterator> vector(InputIterator first, InputIterator last) :_start(nullptr) , _finish(nullptr) , _endofstorage(nullptr) { while (first != last) { push_back(*first); first++; } }
拷贝构造
传统写法
先将容器容量扩大到n,再尾插原vector类中的数据(这里扩容和尾插调整了容器尾指针和数据尾指针,我们不必再次调整)
vector(const vector<T>& v) :_start(nullptr) , _finish(nullptr) , _endofstorage(nullptr) { reserve(v.capacity()); for (const auto& e : v) { push_back(e); } }
现代写法
利用迭代器构造一份vector类,再交换该类和拷贝构造的类
vector(const vector<T>& v) :_start(nullptr) , _finish(nullptr) , _endofstorage(nullptr) { vector<T> tmp(v.begin(), v.end()); swap(tmp); }
赋值重载
传统写法
先初始化原来vector类的空间,再将数据拷贝过来
vector<T>& operator=(const vector<T>& v) { if (this != &v) { delete[] _start; _start = _finish = _endofstorage = nullptr; reserve(v.capacity()); for (const auto& e : v) { push_back(e); } } return *this; }
现代写法
现代写法极为巧妙,利用传值的特性(出了函数立即销毁)传入vector类,再交换该类和拷贝构造的类达到赋值的效果
vector<T>& operator=(vector<T> v) { swap(v); return *this; }
析构函数
释放开辟存储数据的空间,再将容器的各个成员变量置为空
~vector() { delete[] _start; _start = _finish = _endofstorage = nullptr; }
迭代器相关函数
vector当中的迭代器实际上就是容器当中所存储数据类型的指针。
typedef T* iterator; typedef const T* const_iterator;
begin和end
vector当中的begin函数返回容器的首地址,end函数返回容器当中有效数据的下一个数据的地址。
iterator begin() { return _start; } iterator end() { return _finish; }
我们还需写一份const版本,const版本只能读不能写,防止vector中数据被修改
const_iterator begin() const { return _start; } const_iterator end() const { return _finish; }
容量相关函数
size和capacity
size表示vector容器中已存储有效数据个数而capacity表示vector容器的最大容量,那如何得出该组数据呢?
我们知道vector成员函数_start,_finish,_endofstorage是指针,而指针减指针得到两个指针间的数据个数,我们可以用_finish-_start得到size,用_endofstorage-_start得到capacity
size_t size() const { return _finish - _start; } size_t capacity() const { return _endofstorage - _start; }
reserve
当n大于当前的capacity时,将capacity扩大到n或大于n。
当n小于当前capacity时什么也不做。
void reserve(size_t n) { if (n > capacity()) { size_t sz = size(); // 记录原容器中数据个数 T* tmp = new T[n]; // 开辟一块容量为n的空间 if (_start) //判空 { for (size_t i = 0; i < sz; i++) // 拷贝数据 { tmp[i] = _start[i]; } delete[] _start; // 释放原容器中的数据 } _start = tmp; // 调整指针 _finish = _start + sz; _endofstorage = _start + n; } }
注意:这里拷贝数据不能用memcpy。当我们拷贝的是一些简单的常量时是没有问题的,但是当我们拷贝的是另一个类,如string类时,拷贝的string还是指向原来string类指向的空间。当原来string被释放时,原string类指向的空间也被释放,此时拷贝的string类指向的是一块已被释放的空间,程序结束时它将再次被释放,释放一块已被释放的空间程序报错。
resize
当n大于当前的size时,将size扩大到n,扩大的数据为val,若val未给出,则默认为容器所存储类型的默认构造函数所构造出来的值。
当n小于当前的size时,将size缩小到n。
void resize(size_t n, const T& val = T()) { if (n <= size())// 当n小于当前的size时 { _finish = n + _start;// 将size缩小到n } else // 当n大于当前的size时 { if (n > capacity())// 当n大于容量时,扩容 { reserve(n); } while (_finish < _start + n)// 给size到容器结尾赋值 { *_finish = val; _finish++; } } }
这里用了匿名对象T()来作为缺省参数
empty
通过比较_start和_finish指针来判断容器是否为空
bool empty()const { return _start == _finish; }
修改容器相关函数
push_back
先判断容器是否已满,如果满了先扩容再尾插,如果没满,直接尾插
void push_back(const T& x) { if (_finish == _endofstorage)// 判断是否需要扩容 { size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2; reserve(newcapacity); } // 尾插数据 *_finish = x; _finish++; }
pop_back
先判空处理,再–_finish
void pop_back() { assert(!empty());// 判空 --_finish; }
insert
功能:利用迭代器再指定位置插入数据。
实现方式:插入前判断是否需要扩容,再将指定位置后的数据往后挪动一位,把数据插入指定位置。
iterator insert(iterator pos, const T& x) { assert(pos >= _start&&pos <= _finish);// 判断传入数据的合法性 if (_finish == _endofstorage)// 扩容 { size_t len = pos - _start;// 记录pos的位置 size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2; reserve(newcapacity); pos = _start + len; } iterator end = _finish - 1; while (end >= pos)// 挪动数据 { *(end + 1) = *end; --end; } *pos = x;// 插入数据 _finish++; return pos; }
注意:扩容时要记录pos和_start的相对位置,避免扩容后迭代器失效问题
erase
功能:删除指定位置数据。
实现方式:先判断传入数据的合法性,在将pos位置后的数据全部往前挪动一位,覆盖掉原pos位置的数据
iterator erase(iterator pos) { assert(pos >= _start&&pos < _finish);// 判断传入数据的合法性 iterator it = pos + 1;// 利用迭代器记录pos的后一位 while (it != _finish)// 将pos后的数据往前挪动一位 { *(it - 1) = *it; it++; } _finish--; return pos; }
swap
功能:交换两个vector中的数据
实现方式:利用库函数中的swap进行交换
void swap(vector<T>& v) { std::swap(_start, v._start); std::swap(_finish, v._finish); std::swap(_endofstorage, v._endofstorage); }
访问容器相关函数
operator[ ]
为了方便访问数据vector中也加入了“下标+[ ]”操作
T& operator[](size_t i)// 可读可写 { assert(i < size()); return _start[i]; } const T& operator[](size_t i) const// 只能读 { assert(i<size()); return _start[i]; }
总结
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最后
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