C++ 手把手教你實現可變長的數組實現
更新時間：2019年12月02日 09:35:01 作者：小林coding
這篇文章主要介紹了C++ 手把手教你實現可變長的數組實現，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧
01 實現自定義的可變長數組類型
假設我們要實現一個會自動擴展的數組，要實現什么函數呢？先從下面的main函數給出的實現，看看有什么函數是需要我們實現的。
int main()
{
MyArray a; // 初始化的數組是空的
for(int i = 0; i < 5; ++i)
a.push_back(i); // push_back是成員函數
MyArray a2,a3;
a2 = a; // 重載賦值運算符函數
// 由于上一句a2 = a語句，所以a.length()實際上就是a2.length()
for(int i = 0; i < a.length(); ++i)
cout << a2[i] << " ";
a2 = a3; // a2是空的數組
for(int i = 0; i < a2.length(); ++i) // a2.length()返回0
cout << a2[i] << " ";
cout << endl;
a[3] = 100; // 重載[]運算符函數
MyArray a4(a); // 重載復制構造函數
for(int i = 0; i < a4.length(); ++i)
cout << a4[i] << " ";
return 0;
}
輸出結果：
0 1 2 3 4
0 1 2 100 4
要實現的方式，要做哪些事情呢？我先列一下：
- 要用動態(tài)分配的內存來存放數組元素，需要一個指針成員變量
- 重載賦值=運算符
- 重載[]運算符
- 重載復制構造函數
- 實現push_back和length()函數
02 MyArray類的實現步驟
要實現一個可變長數組類的，基本需要實現下面的7個函數：
class MyArray // 可變長數組類
{
public:
// 1. 構造函數，s代表數組元素的個數
MyArray(int s = 0);
// 2. 復制構造函數
MyArray(MyArray &a);
// 3. 析構函數
~MyArray();
// 4. 重載賦值=運算符函數，用于數組對象間的賦值
MyArray & operator=(const MyArray & a);
// 5. 重載[]運算符函數，用于獲取數組下標對于的值
int & operator[](int i);
// 6. 加入一個元素到數組的末尾
void push_back(int v);
// 7. 獲取數組的長度
int length();
private:
int m_size; // 數組元素的個數
int* m_ptr; // 指向動態(tài)分配的數組
};
1. 構造函數
構造函數的目的就是初始化一個數組，代碼如下：
// 構造函數
MyArray::MyArray(int s = 0):m_size(s)
{
// 當初始化長度為0的數組時，數組指針就是空的
if(s == 0)
m_ptr = NULL;
// 當初始化長度不為0時，則申請對應大小的空間
else
m_ptr = new int[s];
}
2. 復制構造函數
復制構造函數目的就是產生一個與入參對象一樣的對象，但是由于MyArray類是有指針成員變量的，所以我們必須才用深拷貝的方式來實現復制構造函數，如果使用默認的復制構造函數，則會導致兩個對象的指針成員變量指向的地址是同一個，這是非常危險的。
// 復制構造函數
MyArray::MyArray(const MyArray &a)
{
// 如果入參的數組對象的指針地址為空時，則也初始化一個空的數組
if(a.m_ptr == NULL)
{
m_ptr = NULL;
m_size = 0;
}
// 如果入參的數組對象有數據時，則申請一個新的地址，最后來復制入參對象數組對象的數據和大小。
else
{
m_ptr = new int[a.m_size];
memcpy(m_ptr, a.m_ptr, sizeof(int)*a.m_size);
m_size = a.m_size;
}
}
3. 析構函數
析構函數的目的就是釋放數組的資源
// 析構函數
MyArray::~MyArray()
{
// 如果指針地址不為空時，則釋放資源
if(m_ptr)
delete [] m_ptr;
}
4. 重載賦值=運算符函數
重載賦值=運算符函數目的就使=號左邊對象里存放的數組，大小和內容都和右邊的對象一樣
// 重載賦值=運算符函數
MyArray & MyArray::operator=(const MyArray & a)
{
if(m_ptr == a.m_ptr) // 防止a=a這樣的賦值導致出錯
return *this;
if(a.m_ptr == NULL) // 如果a里面的數組是空的
{
if(m_ptr)
delete [] m_ptr; // 釋放舊數組的資源
m_ptr = NULL;
m_size = 0;
return *this;
}
if(m_size < a.m_size) // 如果原有空間足夠大，就不用分配新的空間
{
if(m_ptr)
delete [] m_ptr; // 釋放舊數組的資源
m_ptr = new int[a.m_size]; // 申請新的內存地址
}
memcpy(m_ptr, a.m_ptr, sizeof(int)*a.m_size);
m_size = a.m_size;
return *this;
}
5. 重載[]運算符函數
重載[]運算符函數目的就是能通過[]運算符來獲取對應下標的數組值
// 重載[]運算符函數
int & MyArray::operator[](int i)
{
return m_ptr[i]; // 返回對應下標的數組值
}
6. 加入元素到數組末尾的函數
push_back函數的目的就是把一個新的元素，加入到數組的末尾
// 在數組尾部添加一個元素
void MyArray::push_back(int v)
{
if(m_ptr) // 如果數組不為空
{
int *tmpPtr = new int[m_size + 1]; // 重新分配空間
memcpy(tmpPtr, m_ptr, sizeof(int)*m_size); // 拷貝原數組內容
delect [] m_ptr;
m_ptr = tmpPtr;
}
else // 如果數組本來就是空的
{
m_ptr = new int[1];
}
m_ptr[m_size++] = v; //加入新的數組元素
}
7. 獲取數組長度的函數
length()函數就比較簡單了，直接返回成員變量m_size，就是數組的長度了
// 獲取數組長度的函數
int MyArray:;length()
{
return m_size;
}
03 小結
可變長數組類型實現的整體代碼，如下：
class MyArray
{
public:
// 1. 構造函數，s代表數組元素的個數
MyArray(int s = 0):m_size(s)
{
if(s == 0)
m_ptr = NULL;
else
m_ptr = new int[s];
}
// 2. 復制構造函數
MyArray(const MyArray &a)
{
if(a.m_ptr == NULL)
{
m_ptr = NULL;
m_size = 0;
}
else
{
m_ptr = new int[a.m_size];
memcpy(m_ptr, a.m_ptr, sizeof(int)*a.m_size); // 拷貝原數組內容
m_size = a.m_size;
}
}
// 3. 拷貝構造函數
~MyArray()
{
if(m_ptr)
delete [] m_ptr;
}
// 4. 重載賦值=運算符函數
MyArray & operator=(const MyArray & a)
{
if(m_ptr == a.m_ptr)
return *this;
if(a.m_ptr == NULL)
{
if(m_ptr)
delete [] m_ptr;
m_ptr = NULL;
m_size = 0;
return *this;
}
if(m_size < a.m_size)
{
if(m_ptr)
delete [] m_ptr;
m_ptr = new int[a.m_size];
}
memcpy(m_ptr, a.m_ptr, sizeof(int)*a.m_size); // 拷貝原數組內容
m_size = a.m_size;
return *this;
}
// 5. 重載[]運算符函數
int & operator[](int i)
{
return m_ptr[i];
}
// 6. 在數組的末尾加入一個新的元素
void push_back(int v)
{
if(m_ptr) // 如果數組不為空
{
int *tmpPtr = new int[m_size + 1]; // 重新分配空間
memcpy(tmpPtr, m_ptr, sizeof(int)*m_size); // 拷貝原數組內容
delete [] m_ptr;
m_ptr = tmpPtr;
}
else // 如果數組本來就是空的
{
m_ptr = new int[1];
}
m_ptr[m_size++] = v; //加入新的數組元素
}
// 7. 獲取數組的長度
int length()
{
return m_size;
}
private:
int m_size; // 數組元素的個數
int* m_ptr; // 指向動態(tài)分配的數組
};
實際上本次的可變長的數組類還缺少一下函數，比如：刪除某個元素的函數、清空數組的函數等等，這些可以留給大家思考。
還有就是 push_back 函數還有優(yōu)化的空間，當前的 push_back 函數每加入一個元素都會重新分配新的內存，這是會增大開銷的，那么優(yōu)化的思路：
提前分配好一個 n 大小的空間，當數組大小不夠的時候，則才繼續(xù)重新分配 2n 大小的空間，以此類推。
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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