模拟vector
总结
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
总结
本文模拟实现了vector的功能。
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到此这篇关于C++模拟实现vector流程详解的文章就介绍到这了,更多相关C++ vector内容请搜索软件开发网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持软件开发网！