【C++】手撕 Vector类
发布时间：2024年01月01日
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4，vector(int n, const T& value = T())
6，vector(InputIterator first, InputIterator last)
13，resize(size_t n, const T& value = T())
16，insert(iterator pos, const T& x)
上面我们认识了 vector 类，有了一个大概的理解，下面我们来实现一下 vector 类的框架，来更好的熟悉 vector 类，也让我们对其有着更深的理解；?
1，vector类框架
我们先写一个 vector 类的基本框架；
namespace newVector
{
template<class T>
class vector
{
public:
// Vector的迭代器是一个原生指针
typedef T* iterator;
private:
iterator _start = nullptr; // 指向数据块的开始
iterator _finish = nullptr; // 指向有效数据的尾
iterator _endOfStorage = nullptr; // 指向存储容量的尾
};
}vector 类里面是可以包含很多类型的，所以我们用模板来表示，以应用各种场景，vector 类里面多用迭代器的方式来表示，vector 的迭代器其实就是一个原生指针；
_start 指向数据块的开始，_finish 指向有效数据的尾，_endOfStorage 指向存储容量的尾；
2，vector ()
vector()
{}因为我们在构造框架的时候已经给了缺省值，所以可以不用在写了；
可以看到这里已经初始化了；
3，pinrt()
就是打印输出嘛，方便后续测试；
void pinrt()
{
for (size_t i = 0; i < size(); i++)
{
cout << _start[i] << " ";
}
}4，vector(int n, const T& value = T())
我们都会用，初始化 n 个 value；
vector(int n, const T& value = T())
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
push_back(value);
}
}有人不知道缺省值给个 T（）是什么意思，首先 T（）是匿名对象，默认就是编译器对内置类型的初始化；?
测试一下：
int main()
{
newVector::vector<int> v1(5, 8);
v1.pinrt();
return 0;
}
现在我们不给初始化的值试试：
int main()
{
newVector::vector<int> v1(5);
v1.pinrt();
return 0;
}
?默认初始化为0；
5，vector(const vector<T>& v)
拷贝构造（深拷贝）
vector(const vector<T>& v)
{
reserve(v.capacity());
//memcpy(_start, v._start, sizeof(T)*v.size());
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
_start[i] = v._start[i];
}
_finish = _start + v.size();
}为什么不用 memcpy 呢，上面那个明显要便捷一点，因为 memcpy 是浅拷贝，如果遇到 T是string类的时候就会因为析构函数多次析构同一块空间而报错，而下面这个挨个赋值是深拷贝，他们两个 _start 不会指向同一块空间；
int main()
{
newVector::vector<int> v1(5,8);
newVector::vector<int> v2(v1);
v2.pinrt();
return 0;
}
可以看到也是 OK 的；
6，vector(InputIterator first, InputIterator last)
这个要配合模板使用，这代表一个范围，只要是同类型的都可以；
template<class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{
reserve(last - first + 1);
while (first != last)
{
push_back(*first);
first++;
}
}先扩容嘛，像这种区间都是左闭右开的，然后再挨个尾插即可；
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr,arr+5);
v1.pinrt();
return 0;
}
只要是同类型的都可以，像这种的数组都行；
7，~vector()
析构函数
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _finish = _endOfStorage = nullptr;
}delete 后面一定要带 [ ] ，因为析构的是一段连续的空间，就看做是数组即可，然后再将各个迭代器置空即可；
int main()
{
newVector::vector<int> v1(5,8);
v1.~vector();
v1.pinrt();
return 0;
}
8，iterator begin()
指向第一个元素的迭代器
iterator begin()
{
return _start;
}直接返回 _start 即可；
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr,arr+5);
cout << *v1.begin();
return 0;
}
9，iterator end()
指向最后一个元素下一个元素的迭代器
iterator end()
{
return _finish;
}直接返回 _finish 即可；
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr,arr+5);
cout << *v1.end();
return 0;
}
直接随机数了；
换个思路，试一下：
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr,arr+5);
cout << *(v1.end()-1);
return 0;
}
我们找他前一个迭代器，果然是最后一个数；
10，size() const
返回有效数据个数
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}直接迭代器相减即可；
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr,arr+5);
cout << v1.size();
return 0;
}
11，capacity() const
返回容量大小
size_t capacity() const
{
return _endOfStorage - _start;
}直接迭代器相减即可，差值就是容量大小；
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr,arr+5);
cout << v1.capacity();
return 0;
}
12，reserve(size_t n)
扩容
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
T* tmp = new T[n];
size_t old = size();
if (_start)
{
//memcpy(tmp, _start, old * sizeof(T));
for (size_t i = 0; i < old; i++)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
}
_start = tmp;
_finish = _start + old;
_endOfStorage = _start + n;
}
}当要扩容时才用的着，先判断，然后开辟一段需要的空间，之后就是拷贝赋值了，这里我们还是没有用 memcpy 因为是浅拷贝，然后再释放原空间，再将迭代器重新赋值即可；
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr,arr+5);
cout << v1.capacity() << endl;
v1.reserve(20);
cout << v1.capacity() << endl;
return 0;
}
一目了然；
13，resize(size_t n, const T& value = T())
更改有效数据个数，不够则填充，可以指定填充数据；
void resize(size_t n, const T& value = T())
{
if (n < size())
{
_finish = _start + n;
}
else
{
if (n > capacity())
{
reserve(n);
}
while (_finish!=_start+n)
{
push_back(value);
}
}
}当缩减数据时直接把 _finish 往前移即可，当扩容时先扩容，然后进行填充；
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr,arr+5);
cout << v1.size() << endl;
v1.resize(10);
cout << v1.size() << endl;
v1.resize(15, 6);
cout << v1.size() << endl;
v1.pinrt();
return 0;
}
可以看到，当我们不指定填充时默认填充0；
14，push_back(const T& x)
尾插
void push_back(const T& x)
{
if (_finish == _endOfStorage)
{
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
}
*_finish = x;
_finish++;
}首先要检查是否需要扩容，然后赋值，将 _finish 往后移一位即可；
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr, arr + 5);
v1.push_back(6);
v1.push_back(7);
v1.pinrt();
return 0;
}
?插入十分成功；
15，pop_back()
尾删
void pop_back()
{
assert(size() > 0);
_finish--;
}像这种数组类型的，直接对其迭代器动手就行，直接 _finish 往前移一位即可；
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr, arr + 5);
v1.pop_back();
v1.pop_back();
v1.pinrt();
return 0;
}
删除非常顺利；
16，insert(iterator pos, const T& x)
指定位置插入
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
size_t old = pos - _start;
if (_finish == _endOfStorage)
{
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newcapacity);
}
pos = _start + old;
memcpy(pos + 1, pos, (_finish - pos) * sizeof(T));
*pos = x;
_finish++;
return pos;
}这里会面临一个迭代器失效的问题，当扩容后，原本的 pos 还是指向旧空间就失效了，所以我们要更新 pos ；
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr, arr + 5);
auto pos = find(v1.begin(), v1.end(), 1);
v1.insert(pos, 9);
pos= find(v1.begin(), v1.end(), 5);
v1.insert(pos, 9);
v1.pinrt();
return 0;
}
完美插入；
17，erase(iterator pos)
擦除指定位置
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= 0 && pos <= _finish);
memcpy(pos, pos + 1, sizeof(T)*(_finish - pos));
_finish--;
return pos;
}先断言判断，然后直接往前移一位覆盖即可，再更新一下 _finish ;
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr, arr + 5);
auto pos = find(v1.begin(), v1.end(), 1);
v1.erase(pos);
pos = find(v1.begin(), v1.end(), 5);
v1.erase(pos);
v1.pinrt();
return 0;
}
也是成功擦除了；
18，empty()
判空
bool empty()
{
return _start == _finish;
}当为空时返回真，反之亦然；
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr, arr + 5);
cout << v1.empty() << endl;
newVector::vector<int> v2;
cout << v2.empty();
return 0;
}
19，operator[](size_t pos)
返回下标对应的值；
T& operator[](size_t pos)
{
assert(pos >= 0 && pos <= size());
return _start[pos];
}直接像数组一样取值返回即可；
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr, arr + 5);
cout << v1[0] << " " << v1[4];
return 0;
}
写法也是跟数组一样简单；
20，operator= (vector<T> v)
赋值，深拷贝
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)
{
swap(v);
return *this;
}直接一手交换即可；
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
newVector::vector<int> v1(arr, arr + 5);
newVector::vector<int> v2 = v1;
v2.pinrt();
return 0;
}
?
21，总结
我们就先搞一个大概的，其中还有很多分支，比如我们写的是擦除某个数据，其实也可以擦除某个范围，这些就靠大家去摸索，查阅文档了；
vector类的实现就到这里了；
加油！
文章来源:https://blog.csdn.net/m0_71676870/article/details/135290379
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