C++如何实现vector
本篇内容介绍了“C++如何实现vector”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！
模拟vector
我们可以通过模板实现类似vector的类。我们实现一个StrVecTemp类，其内部通过allocator开辟空间，存储的类型用T来表示，T是模板类型。
template <typename T>
class StrVecTemp
{
public:
StrVecTemp() : elements(nullptr), first_free(nullptr),
cap(nullptr) {}
//拷贝构造函数
StrVecTemp(const StrVecTemp &);
//拷贝赋值运算符
StrVecTemp &operator=(const StrVecTemp &);
//移动构造函数
StrVecTemp(StrVecTemp &&src) noexcept : elements(src.elements),
first_free(src.first_free), cap(src.cap)
{
//将源数据置空
src.elements = src.first_free = src.cap = nullptr;
}
template <class... Args>
void emplace_back(Args &&...args);
//析构函数
~StrVecTemp();
//拷贝元素
void push_back(const T &);
//抛出元素
void pop_back(T &s);
//返回元素个数
size_t size() const { return first_free - elements; }
//返回capacity返回容量
size_t capacity() const { return cap - elements; }
//返回首元素的指针
T *begin() const
{
return elements;
}
//返回第一个空闲元素指针
T *end() const
{
return first_free;
}
private:
//判断容量不足靠皮新空间
void chk_n_alloc()
{
if (size() == capacity())
{
reallocate();
}
}
//重新开辟空间
void reallocate();
// copy指定范围的元素到新的内存中
std::pair<T *, T *> alloc_n_copy(const T *, const T *);
//释放空间
void free();
//数组首元素的指针
T *elements;
//指向数组第一个空闲元素的指针
T *first_free;
//指向数组尾后位置的指针
T *cap;
//初始化alloc用来分配空间
static std::allocator<T> alloc;
};
template <typename T>
std::allocator<T> StrVecTemp<T>::alloc;alloc在使用前要在类外初始化，因为是模板类，所以放在.h中初始化即可。
接下来我们要实现根据迭代器开始和结束的区间copy旧元素到新的空间里
//实现区间copy
template <typename T>
std::pair<T *, T *> StrVecTemp<T>::alloc_n_copy(const T *b, const T *e)
{
auto newdata = alloc.allocate(e - b);
//用旧的数据初始化新的空间
auto first_free = uninitialized_copy(b, e, newdata);
return {newdata, first_free};
}实现copy构造
//实现拷贝构造函数
template <class T>
StrVecTemp<T>::StrVecTemp(const StrVecTemp &strVec)
{
auto rsp = alloc_n_copy(strVec.begin(), strVec.end());
//利用pair类型更新elements, cap, first_free
elements = rsp.first;
first_free = rsp.second;
cap = rsp.second;
}实现copy赋值
//拷贝赋值运算符
template <class T>
StrVecTemp<T> &StrVecTemp<T>::operator=(const StrVecTemp &strVec)
{
if (this == &strVec)
{
return *this;
}
//如果不是自赋值，就将形参copy给自己
auto rsp = alloc_n_copy(strVec.begin(), strVec.end());
elements = rsp.first;
first_free = rsp.second;
cap = rsp.second;
}析构函数要先销毁数据再回收内存
//析构函数
template <class T>
StrVecTemp<T>::~StrVecTemp()
{
//判断elements是否为空
if (elements == nullptr)
{
return;
}
//缓存第一个有效元素的地址
auto dest = elements;
//循环析构
for (size_t i = 0; i < size(); i++)
{
//析构每一个元素
alloc.destroy(dest++);
}
//再回收内存
alloc.deallocate(elements, cap - elements);
elements = nullptr;
cap = nullptr;
first_free = nullptr;
}重新开辟空间
template <class T>
void StrVecTemp<T>::reallocate()
{
T *newdata = nullptr;
//数组为空的情况
if (elements == nullptr || cap == nullptr || first_free == nullptr)
{
newdata = alloc.allocate(1);
elements = newdata;
first_free = newdata;
// cap指向数组尾元素的下一个位置
cap = newdata + 1;
return;
}
//原数据不为空，则扩充size两倍大小
newdata = alloc.allocate(size() * 2);
//新内存空闲位置
auto dest = newdata;
//就内存的有效位置
auto src = elements;
//通过移动操作将旧数据放到新内存中
for (size_t i = 0; i != size(); ++i)
{
alloc.construct(dest++, std::move(*src++));
}
//移动完旧数据后一定要删除
free();
//更新数据位置
elements = newdata;
first_free = dest;
cap = newdata + size() * 2;
}上面的函数用到了free函数，我们自己实现一个free
template <typename T>
void StrVecTemp<T>::free()
{
//先判断elements是否为空
if (elements == nullptr)
{
return;
}
auto dest = elements;
//遍历析构每一个对象
for (size_t i = 0; i < size(); i++)
{
// destroy 会析构每一个元素
alloc.destroy(dest++);
}
//再整体回收内存
alloc.deallocate(elements, cap - elements);
elements = nullptr;
cap = nullptr;
first_free = nullptr;
}压入元素和弹出元素
//拷贝元素
template <class T>
void StrVecTemp<T>::push_back(const T &t)
{
chk_n_alloc();
alloc.construct(first_free++, t);
}
//抛出元素
template <class T>
void StrVecTemp<T>::pop_back(T &s)
{
//先判断是否为空
if (first_free == nullptr)
{
return;
}
//判断size为1
if (size() == 1)
{
s = *elements;
alloc.destroy(elements);
first_free = nullptr;
elements = nullptr;
return;
}
s = *(--first_free);
alloc.destroy(first_free);
}接下来要实现emplace_back，因为emplace_back支持多种构造函数的参数，所以要用模板参数列表的方式定义该函数。
模板参数列表和形参列表都要用参数包的方式
template <class T>
template <class... Args>
void StrVecTemp<T>::emplace_back(Args &&...args)
{
chk_n_alloc();
alloc.construct(first_free++, forward<Args>(args)...);
}Args是模板参数包，args是参数列表。因为construct的参数可能为右值引用，所以要用forward将原参数列表类型原样转发。
// forward既扩展了模板参数包Args，又扩展了函数参数包args
// std::forward<Args>(args)... 等价于std::forward<Ti>(ti)
//比如传递给emplace_back(10,'c');
//相当于调用 alloc.construct(first_free++, forward<int>(10), forward<char>('c'))
//调用的就是插入cccccccccc“C++如何实现vector”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注蜗牛博客网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！
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