C++STL -- vector实现
STL的vector简化实现
本质
vector说到底就是一个动态数组,我们需要做的就是管理动态数组的内存,和元素的增加,删除,移动等。
template <typename T>
class vector {
public:
typedef T* iterator;
typedef T& reference;
protected:
iterator start; //第一个元素
iterator finish; //最后一个元素的后面一位
iterator end_of_storage; //capacity的位置
public:
...
};
构造函数
实现很简单,就是创建一个动态数组,然后将iterator赋值好就行。
public:
vector() : start(0), finish(0), end_of_storage(0) {};
vector(unsigned n, const T& value) { init(n, value); }
explicit vector(unsigned n) { init(n, T()); }
这里我使用了辅助初始化的函数init(其他函数也要用),其实现如下:
private:
void init(unsigned n, const T& value) {
assert(n > 0);
start = new T[n];
finish = start + n;
end_of_storage = finish;
for(int i = 0; i < n; i++) {
start[i] = value;
}
}
析构函数
主要就是进行内存释放,指针赋空值。
~vector() { destory(); }
这里用到了辅助函数(其他函数也要用),实现如下:
private:
void destory() {
delete[] start;
start = finish = end_of_storage = nullptr;
}
assign
先判断当前容量是否足够,不足则先分配两倍的容量,然后再赋值。
void assign(unsigned num, const T& value) {
while(num > capacity()) {
extendDouble();
}
for(int i = 0; i < num; i++) {
start[i] = value;
}
}
void assign(iterator first, iterator last) {
unsigned num = (unsigned)(last - first);
while(num > capacity()) {
extendDouble();
}
for(int i = 0; i < num; i++) {
start[i] = first[i];
}
}
这里用到辅助函数extendDouble来分配两倍的容量,实现如下:
void extendDouble() {
//确定两倍容量的值
unsigned newCapacity = capacity() * 2;
if(newCapacity == 0) newCapacity = 1;
//将旧值放到新数组中
T* newMen = new T[newCapacity];
unsigned oldSize = size();
for(int i = 0; i < oldSize; i++) {
newMen[i] = start[i];
}
//施放旧数组,赋值为新数组
destory();
start = newMen;
finish = start + oldSize;
end_of_storage = start + newCapacity;
}
back
reference back() { return start[size()-1]; }
begin
iterator begin() { return start; }
capacity
unsigned capacity() const {
return (unsigned)(end_of_storage - start);
}
clear
void clear() { finish = start; }
empty
bool empty() const { return size() == 0; }
end
iterator end() { return finish; }
erase
对于删除操作,主要就是要将被删除元素后面的元素向前移动。
iterator erase(iterator pos) {
assert(pos < finish);
//将之后的元素向前移动
unsigned delta = (unsigned)(pos - start);
for(int i = delta; i < size()-1; i++)
start[i] = start[i+1];
finish--;
return pos;
}
iterator erase(iterator first, iterator last) {
assert(last > first && last < finish);
unsigned firstIndex = (unsigned)(first - start);
unsigned lastIndex = (unsigned)(last - start);
for(int i = firstIndex, m = lastIndex; m < size(); i++, m++)
start[i] = start[m];
finish -= (unsigned)(last - first);
return first;
}
从这里可以看出,被删除元素后面的iterator都失效,而前面的iterator则依然有效。
front
reference front() { return start[0]; }
insert
insert实现复杂一点,需要先分配好足够的容量,然后将插入点后的元素全部移动n个单位,最后将n个值依次从插入点开始赋值。
void insert(iterator pos, unsigned n, const T& value) {
unsigned posIndex = (unsigned)(pos - start);
unsigned newSize = size() + n;
//分配好需要的容量
while(newSize > capacity())
extendDouble();
pos = start + posIndex;
unsigned numNeedMove = (unsigned)(finish - pos);
//将插入点后面的元素先放到一个临时数组存起来
T* temp = new T[numNeedMove];
for(int i = 0; i < numNeedMove; i++) {
temp[i] = pos[i];
}
//将n个值依次从插入点开始赋值
for(int i = 0; i < n; i++) {
pos[i] = value;
}
//将插入点后的元素重新放回到数组中
for(int i = n; i < n+numNeedMove; i++) {
pos[i] = temp[i-n];
}
finish = start + newSize;
delete temp;
temp = nullptr;
}
void insert(iterator pos, const T& value) {
insert(pos, 1, value);
}
void insert(iterator pos, iterator first, iterator last) {
unsigned n = (unsigned)(last - first);
unsigned posIndex = (unsigned)(pos - start);
unsigned newSize = size() + n;
while(newSize > capacity())
extendDouble();
pos = start + posIndex;
unsigned numNeedMove = (unsigned)(finish - pos);
T* temp = new T[numNeedMove];
for(int i = 0; i < numNeedMove; i++) {
temp[i] = pos[i];
}
for(int i = 0; i < n; i++) {
pos[i] = first[i];
}
for(int i = n; i < n+numNeedMove; i++) {
pos[i] = temp[i-n];
}
finish = start + newSize;
delete temp;
temp = nullptr;
}
pop_back
void pop_back() {
if(empty()) return;
finish--;
}
push_back
void push_back(const T& value) {
//容量足够
if(finish != end_of_storage) {
start[size()] = value;
finish++;
}
//容量不足
else {
unsigned oldSize = size();
extendDouble();
start[oldSize] = value;
}
}
reserve
void reserve(unsigned n) {
if(n <= capacity()) return;
unsigned oldSize = size();
T* newOne = new T[n];
for(int i = 0; i < size(); i++) {
newOne[i] = start[i];
}
destory();
start = newOne;
finish = start + oldSize;
end_of_storage = start + n;
}
resize
void resize(unsigned s, const T& value) {
if(s < size())
erase(begin() + s, end());
else
insert(end(), s - size(), value);
}
void resize(unsigned s) { resize(s, T()); }
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