C++中vector的实现

文章由LinuxBoy分享于2019-04-01 03:04:18热评（414）

C++中vector的实现

注意几点：

分配内存不要使用new和delete，因为new的同时就把对象构造了，而我们需要的是原始内存。所以应该使用标准库提供的allocator类来实现内存的控制。当然也可以重载operator new操作符，因为二者都是使用malloc作为底层实现，所以直接采用malloc也可以。

对象的复制必须使用系统提供的uninitialized_fill和uninitialized_copy，因为我们无法手工调用构造函数。

对于C++中的对象，除了POD之外，使用memcpy系列的函数是绝对错误的。

myvector.h

#ifndef _VECTOR_H_
#define _VECTOR_H_
#include <stddef.h>
#include <algorithm>
#include <memory>

template <typename T>
class Vector
{
public:
typedef T *iterator;
typedef const T *const_iterator;
typedef size_t size_type;
typedef T value_type;

class reverse_iterator
{
public:
reverse_iterator(iterator it = NULL):current_(it) {}
iterator base() const { return current_; }

reverse_iterator &operator++()//前置
{
--current_;
return *this;
}

reverse_iterator operator++(int)//后置
{
reverse_iterator temp(*this);
--current_;
return temp;
}

reverse_iterator &operator--()
{
++current_;
return *this;
}

reverse_iterator operator--(int)
{
reverse_iterator temp(*this);
++current_;
return temp;
}

T &operator*()
{
iterator temp = current_;
return *--temp;
}

T *operator->()
{
iterator temp = current_;
return --temp;
}

friend bool operator==(const reverse_iterator &lhs,
const reverse_iterator &rhs)
{
return lhs.current_ == rhs.current_;
}
friend bool operator!=(const reverse_iterator &lhs,
const reverse_iterator &rhs)
{
return lhs.current_ != rhs.current_;
}
private:
iterator current_;
};

Vector() { create(); }//无参构造函数
explicit Vector(size_type n, const T &t = T()) { create(n, t); }
Vector(const Vector &v) { create(v.begin(), v.end());}// 拷贝构造函数
~Vector() { uncreate();}

Vector &operator=(const Vector &other);
T &operator[] (size_type i) { return data_[i]; }
const T &operator[] (size_type i) const {return data_[i]; }

void push_back(const T &t);

size_type size() const { return avail_ - data_;}
size_type capacity()const { return limit_ - data_;}

iterator begin() { return data_; }
const_iterator begin() const {return data_;}
iterator end() {return avail_;}
const_iterator end() const { return avail_; }

reverse_iterator rbegin(){return reverse_iterator(end());}
reverse_iterator rend() {return reverse_iterator(begin());}

void swap(Vector &rhs)
{
std::swap(data_, rhs.data_);
std::swap(avail_, rhs.avail_);
std::swap(limit_, rhs.limit_);
}
private:
iterator data_;//首元素
iterator avail_;//末尾元素的下一个
iterator limit_;

std::allocator<T> alloc_;//内存分配器

void create();
void create(size_type, const T &);
void create(const_iterator, const_iterator);

void uncreate();

void grow();
void uncheckAppend(const T &);
};

template <typename T>
inline Vector<T> &Vector<T>::operator=(const Vector &rhs)
{
if(this != rhs)
{
uncreate();//释放原来的内存
create(rhs.begin(), rhs.end());
}
return *this;
}

template <typename T>
inline void Vector<T>::push_back(const T &t)
{
if(avail_ == limit_)
{
grow();
}
uncheckAppend(t);
}

template <typename T>
inline void Vector<T>::create()
{
//分配空的数组
data_ = avail_ = limit_ = 0;
}

template <typename T>
inline void Vector<T>::create(size_type n, const T &val)
{
//分配原始内存
data_ = alloc_.allocate(n);
limit_ = avail_ = data_ + n;
//向原始内存填充元素
std::uninitialized_fill(data_, limit_, val);
}

template <typename T>
inline void Vector<T>::create(const_iterator i, const_iterator j)
{
data_ = alloc_.allocate(j-i);
limit_ = avail_ = std::uninitialized_copy(i, j, data_);
}

template <typename T>
inline void Vector<T>::uncreate()
{
if(data_)//逐个析构
{
iterator it = avail_;
while(it != data_)
{
alloc_.destroy(--it);
}
alloc_.deallocate(data_, limit_ - data_ );//真正释放内存
}
data_ = limit_ = avail_ = 0;//重置指针
}

template <typename T>
inline void Vector<T>::grow()
{
//内存变为2倍
size_type new_size = std::max(2 * (limit_ - data_), std::ptrdiff_t(1));
//分配原始内存
iterator new_data = alloc_.allocate(new_size);
//复制元素
iterator new_avail = std::uninitialized_copy(data_, avail_, new_data);

uncreate();//释放以前内存

data_ = new_data;
avail_ = new_avail;
limit_ = data_ + new_size;
}

template <typename T>
inline void Vector<T>::uncheckAppend(const T &val)
{
alloc_.construct(avail_++, val);
}

#endif /*VECTOR_H*/

test_main.cpp

#include "myvector.h"
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

void print_reverse(Vector<string> &vec)
{
cout << "reverse_iterator: " << endl;
for(Vector<string>::reverse_iterator it = vec.rbegin();
it != vec.rend();
++it)
{
cout << *it << endl;
}
cout << endl;
}

void print(Vector<string> &vec)
{
cout << "iterator: " << endl;
for(Vector<string>::iterator it = vec.begin();
it != vec.end();
++it)
{
cout << *it << endl;
}
cout << endl;
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
Vector<string> vec(3, "hello");

for(Vector<string>::const_iterator it = vec.begin();
it != vec.end();
++it)
{
cout << *it << endl;
}
cout << endl;

cout << "size=" << vec.size() << endl;
cout << "capacity:" << vec.capacity() << endl;
vec.push_back("foo");
vec.push_back("bar");

cout << "size:=" << vec.size() << endl;
cout << "capacity=" << vec.capacity() << endl;

print_reverse(vec);
print(vec);
return 0;
}

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读C++ Primer 之构造函数陷阱

读C++ Primer 之智能指针

读C++ Primer 之句柄类

将C语言梳理一下，分布在以下10个章节中：

Linux-C成长之路（一）：Linux下C编程概要
Linux-C成长之路（二）：基本数据类型
Linux-C成长之路（三）：基本IO函数操作
Linux-C成长之路（四）：运算符
Linux-C成长之路（五）：控制流
Linux-C成长之路（六）：函数要义
Linux-C成长之路（七）：数组与指针
Linux-C成长之路（八）：存储类，动态内存
Linux-C成长之路（九）：复合数据类型
Linux-C成长之路（十）：其他高级议题

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