C++模擬實現(xiàn)STL容器vector的示例代碼
更新時間：2022年11月24日 08:32:23 作者：蔣靈瑜的筆記本
這篇文章主要為大家詳細介紹了C++如何模擬實現(xiàn)STL容器vector的相關(guān)資料，文中的示例代碼講解詳細，對我們學(xué)習(xí)C++有一定幫助，需要的可以參考一下
一、vector迭代器失效問題
1、Visual Studio和g++對迭代器失效問題的表現(xiàn)
int main(){
std::vector<int>v{1,2,3,4};
std::vector<int>::iterator it = std::find(v.begin(), v.end(), 2);
if(it != v.end())
{
v.erase(it);
it++;//調(diào)用erase()后，it已經(jīng)失效了，運行后迭代器引發(fā)異常
}
return 0;
}在Visual Studio2022中，調(diào)用vector的insert()和erase()接口后，it迭代器（包括it之后的自定義迭代器）將會失效，如果仍操作這些已經(jīng)失效的迭代器，編譯器將會引發(fā)異常。
博主嘗試在Linux的g++編譯器（4.8.5版本）下運行相同debug版本的程序（編譯時帶上-g選項），發(fā)現(xiàn)g++中調(diào)用完insert()和erase()接口后，it迭代器并未失效，甚至可以操縱it讀寫_end_of_storage-_finish這部分空間，這是不安全的。
所以，后續(xù)調(diào)用完insert()和erase()接口后，我們一律認為當(dāng)前迭代器失效！
2、解決迭代器失效的方法
int main(
std::vector<int> v{1,2,3,4};
std::vector<int>::iterator it = std: :find(v.begin(), v. end(),2);
if(it != v.end())
{
it=v.erase(it);//讓當(dāng)前迭代器接收erase的返回值，更新迭代器
it++;
}
return 0;
}使用時讓當(dāng)前迭代器接收insert()和erase()的返回值，更新迭代器即可。
二、模擬實現(xiàn)構(gòu)造函數(shù)調(diào)用不明確
1、問題描述
vector(size_t n, const T& val = T())//這里的形參用size_t就會引發(fā)這兩個構(gòu)造函數(shù)調(diào)用問題
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
push_back(val);
}
}
template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
while (first != last)
{
push_back(*first++);
}
}
本意是想使用第一種構(gòu)造方式，用3個6進行構(gòu)造。編譯器會根據(jù)形參調(diào)用最匹配的函數(shù)重載。
第一個構(gòu)造函數(shù)的第一個形參是size_t，形參去匹配的話需要發(fā)生隱式類型轉(zhuǎn)換。
但是這兩個參數(shù)更匹配第二個構(gòu)造函數(shù)（因為第二個模板可以為int，完全匹配），一旦走第二個構(gòu)造函數(shù)，該構(gòu)造函數(shù)內(nèi)部是要對first進行解引用操作，所以編譯器會報非法的間接尋址（解引用）錯誤。
2、解決調(diào)用不明確的方法
針對構(gòu)造函數(shù)vector(size_t n, const T& val = T())，我們多重載一個vector(int n, const T& val = T())版本的構(gòu)造函數(shù)即可解決該問題。
三、reserve中的深淺拷貝問題
1、reserve中淺拷貝發(fā)生原因
這句memcpy表面上把原來的數(shù)據(jù)全部拷貝到tmp里面了，但是，這只是按字節(jié)的拷貝，如果當(dāng)前類型為vector<vector<int>>等非內(nèi)置類型，將會發(fā)生淺拷貝。
2、淺拷貝發(fā)生的圖解
memcpy會把vector<vector<int>>,從_start位置開始，按字節(jié)進行拷貝。如圖所示，拷貝的對象是4個vector<int>,這是是一種淺拷貝！
3、解決方法
void reserve(size_t n)
{
//擴容
if (n > capacity())
{
size_t oldSize = size();//先記錄下size,后續(xù)解決finish失效
T* tmp = new T[n];
if (_start != nullptr)
{
//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * oldSize);//淺拷貝
for (size_t i = 0; i < oldSize; ++i)
{
tmp[i] = _start[i];//調(diào)用賦值運算符重載完成深拷貝
}
delete[] _start;
}
_start = tmp;
_finish = _start + oldSize;//異地擴容后_finish失效，需重新設(shè)定_finish
_end_of_storage = _start + n;
}
}借助賦值運算符重載，完成深拷貝。
四、模擬實現(xiàn)vector整體代碼
#pragma once
#include <iostream>
#include <assert.h>
using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;
namespace jly
{
template <class T>
class vector
{
public:
//構(gòu)造函數(shù)
vector()
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{}
vector(size_t n, const T& val = T())
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
push_back(val);
}
}
vector(int n, const T& val = T())//多重載一個int版本的構(gòu)造，解決調(diào)函數(shù)不明確的問題
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
reserve(n);
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
push_back(val);
}
}
template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
while (first != last)
{
push_back(*first++);
}
}
//拷貝構(gòu)造
void swap(vector<T>& v)//一定要加引用，不然拷貝構(gòu)造函數(shù)調(diào)用swap會引發(fā)無限拷貝
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);
}
vector(const vector<T>& v)
: _start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
vector<T> tmp(v.begin(), v.end());
swap(tmp);
}
//vector(const vector<T>& v)//寫法二
// : _start(nullptr)
// , _finish(nullptr)
// , _end_of_storage(nullptr)
//{
// reserve(v.capacity());
// for (const auto& e : v)
// {
// push_back(e);
// }
//}
//賦值運算符重載
vector<T>& operator=(vector<T> v)//能解決自己給自己賦值的問題
{
swap(v);
return *this;
}
//析構(gòu)函數(shù)
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;
}
//迭代器
typedef T* iterator;
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const iterator begin()const
{
return _start;
}
const iterator end()const
{
return _finish;
}
T& operator[](size_t pos)
{
return _start[pos];
}
const T& operator[](size_t pos)const
{
return _start[pos];
}
//reserve接口
void reserve(size_t n)
{
//擴容
if (n > capacity())
{
size_t oldSize = size();//先記錄下size,后續(xù)解決finish失效
T* tmp = new T[n];
if (_start != nullptr)
{
//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * oldSize);//淺拷貝
for (size_t i = 0; i < oldSize; ++i)
{
tmp[i] = _start[i];//調(diào)用賦值運算符重載完成深拷貝
}
delete[] _start;
}
_start = tmp;
_finish = _start + oldSize;//異地擴容后_finish失效，需重新設(shè)定_finish
_end_of_storage = _start + n;
}
}
//resize接口
void resize(size_t n, T val = T())//val給T類型的缺省值
{
if (n > capacity())//n大于capacity，要擴容
{
reserve(n);
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = val;
++_finish;
}
}
else if (n > size())//n小于capacity但大于原size
{
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = val;
++_finish;
}
}
else//縮size的情況
{
_finish = _start + n;
}
}
//push_back/pop_back接口
void push_back(const T& val)
{
if (_finish == _end_of_storage)
{
size_t newCapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();
reserve(newCapacity);
}
*_finish = val;
++_finish;
}
void pop_back()
{
assert(!empty());
--_finish;
}
//insert和erase接口
iterator insert(iterator pos, const T& val)
{
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
//判斷擴容
if (_finish == _end_of_storage)
{
size_t len = pos - _start;//需要處理pos迭代器失效問題，記錄len
size_t newCapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();
reserve(newCapacity);//擴容后pos迭代器失效
pos = _start + len;//重新設(shè)定pos
}
//挪動數(shù)據(jù)
for (iterator i = _finish; i > pos; --i)
{
*i = *(i - 1);
}
//填入數(shù)據(jù)
*pos = val;
++_finish;
return pos;
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
for (iterator i = pos; i < _finish - 1; ++i)
{
*pos = *(pos + 1);
}
--_finish;
return pos;
}
//小接口
size_t size()const
{
return _finish - _start;
}
size_t capacity()const
{
return _end_of_storage - _start;
}
bool empty()const
{
return _start == _finish;
}
void clear()
{
_finish = _start;
}
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _end_of_storage;
};
/測試部分
void test()
{
vector<int> v(1, 5);
vector<int> v1(v);
for (auto e : v1)
{
cout << e << " ";
}
}
class Solution {
public:
vector<vector<int>> generate(int numRows) {
vector<vector<int>> vv;
vv.resize(numRows);
for (size_t i = 0; i < vv.size(); ++i)
{
vv[i].resize(i + 1, 0);
vv[i][0] = vv[i][vv[i].size() - 1] = 1;
}
for (size_t i = 0; i < vv.size(); ++i)
{
for (size_t j = 0; j < vv[i].size(); ++j)
{
if (vv[i][j] == 0)
{
vv[i][j] = vv[i - 1][j] + vv[i - 1][j - 1];
}
}
}
for (size_t i = 0; i < vv.size(); ++i)
{
for (size_t j = 0; j < vv[i].size(); ++j)
{
cout << vv[i][j] << " ";
}
cout << endl;
}
return vv;
}
};
void test_vector()
{
vector<vector<int>> vv;
vector<int> v(5, 1);
vv.push_back(v);
vv.push_back(v);
vv.push_back(v);
vv.push_back(v);
vv.push_back(v);
for (size_t i = 0; i < vv.size(); ++i)
{
for (size_t j = 0; j < vv[i].size(); ++j)
{
cout << vv[i][j] << " ";
}
cout << endl;
}
cout << endl;
}
}到此這篇關(guān)于C++模擬實現(xiàn)STL容器vector的示例代碼的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++實現(xiàn)STL容器vector內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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