C++??STL?_?Vector使用及模擬實(shí)現(xiàn)
1.Vector的介紹
1.1 Vector的介紹
- 1.vector是表示可變大小數(shù)組的序列容器。
- 2. 就像數(shù)組一樣，vector也采用的連續(xù)存儲(chǔ)空間來(lái)存儲(chǔ)元素。也就是意味著可以采用下標(biāo)對(duì)vector的元素進(jìn)行訪問(wèn)，和數(shù)組一樣高效。但是又不像數(shù)組，它的大小是可以動(dòng)態(tài)改變的，而且它的大小會(huì)被容器自動(dòng)處理。
- 3. 本質(zhì)講，vector使用動(dòng)態(tài)分配數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)它的元素。當(dāng)新元素插入時(shí)候，這個(gè)數(shù)組需要被重新分配大小 為了增加存儲(chǔ)空間。其做法是，分配一個(gè)新的數(shù)組，然后將全部元素移到這個(gè)數(shù)組。就時(shí)間而言，這是一個(gè)相對(duì)代價(jià)高的任務(wù)，因?yàn)槊慨?dāng)一個(gè)新的元素加入到容器的時(shí)候，vector并不會(huì)每次都重新分配大小。
- 4. vector分配空間策略：vector會(huì)分配一些額外的空間以適應(yīng)可能的增長(zhǎng)，因?yàn)榇鎯?chǔ)空間比實(shí)際需要的存儲(chǔ)空間更大。不同的庫(kù)采用不同的策略權(quán)衡空間的使用和重新分配。但是無(wú)論如何，重新分配都應(yīng)該是對(duì)數(shù)增長(zhǎng)的間隔大小，以至于在末尾插入一個(gè)元素的時(shí)候是在常數(shù)時(shí)間的復(fù)雜度完成的。
- 5. 因此，vector占用了更多的存儲(chǔ)空間，為了獲得管理存儲(chǔ)空間的能力，并且以一種有效的方式動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)。
- 6. 與其它動(dòng)態(tài)序列容器相比（deque, list and forward_list）， vector在訪問(wèn)元素的時(shí)候更加高效，在末尾添加和刪除元素相對(duì)高效。對(duì)于其它不在末尾的刪除和插入操作，效率更低。比起list和forward_list統(tǒng)一的迭代器和引用更好
2.Vector的使用
vector在實(shí)際中非常重要且使用，因此我們需要熟悉使用常用的接口，以下將從常用的接口入手并進(jìn)行模擬實(shí)現(xiàn)
vector模擬實(shí)現(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)：
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
//無(wú)參構(gòu)造
vector()
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstoage(nullptr)
{}
//資源管理
~vector()
{
if (_start)
{
delete[] _start;
_start = _finish = _endofstoage = nullptr;
}
}
size_t size() const{
return _finish - _start;
}
size_t capacity() const{
return _endofstoage - _start;
}
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _endofstoage;
};2.1 vector的定義
構(gòu)造函數(shù)聲明? ?constructor?? | 接口說(shuō)明 |
vector()（重點(diǎn)） | 無(wú)參構(gòu)造 |
vector (const vector& x); （重點(diǎn)） | 拷貝構(gòu)造 |
vector（size_type n, const value_type& val = value_type()） | 構(gòu)造并初始化n個(gè)val |
vector (InputIterator first, InputIterator last); | 使用迭代器進(jìn)行初始化構(gòu)造 |
//無(wú)參構(gòu)造
vector()
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstoage(nullptr)
{}
//拷貝構(gòu)造
void swap(vector<T>& v){
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endofstoage, v._endofstoage);
}
//vector(const vector& v)
vector(const vector<T>& v)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstoage(nullptr)
{
vector tmp(v.begin(), v.end());
swap(tmp);
}
//初始化n個(gè)val
vector(size_t n, const T& val = T())
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstoage(nullptr)
{
reserve(n);
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
push_back(val);
}
}
//使用迭代化區(qū)間初始化
template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstoage(nullptr)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}2.2 vector 迭代器的使用
iterator的使用 | 接口說(shuō)明 |
begin+end （重點(diǎn)） | 獲取第一個(gè)數(shù)據(jù)位置的iterator/const_iterator， 獲取最后一個(gè)數(shù)據(jù)的下一個(gè)位置
的iterator/const_iterator |
rbegin+rend（反向迭代器） | 獲取最后一個(gè)數(shù)據(jù)位置的reverse_iterator，獲取第一個(gè)數(shù)據(jù)前一個(gè)位置的
reverse_iterator |
iterator begin(){
return _start;
}
iterator end(){
return _finish;
}
const iterator begin() const{
return _start;
}
const iterator end() const{
return2.3 vector的空間增長(zhǎng)問(wèn)題
容量空間 | 接口說(shuō)明 |
size | 獲取數(shù)據(jù)個(gè)數(shù) |
capacity | 獲取容量大小 |
empty | 判斷是否為空 |
resize（重點(diǎn)） | 改變vector的size |
reserve（重點(diǎn)） | 改變vector的capacity |
void resize(size_t{
if (n > capacity())
{
reserve(n);
}
if (n > size())
{
while (_finish < _start + n)
{
*_finish = val;
++_finish;
}
}
elsevoid reserve(size_t{
size_t sz = size();
if (n > capacity())
{
T* tmp = new T[n];
if (_start)
{
//這里會(huì)造成淺拷貝問(wèn)題
//memcpy(tmp, _start, size() * sizeof(T));
for (size_t i = 0; i < size(); ++i)
{
tmp[i] = _start[i];
}
delete[] _start;
}
_start = tmp;
}
_finish = _start + sz;
_endofstoage = _start + n;
}注意：
1、我們?cè)跀U(kuò)容的時(shí)候有一個(gè)小細(xì)節(jié)，capacity的容量擴(kuò)容在vs和g++下分別運(yùn)行是有區(qū)別的，在Vs下caoacity的擴(kuò)容是按1.5倍增長(zhǎng)的；在g++下是按2倍增長(zhǎng)的。不能固化的認(rèn)為，vector的增長(zhǎng)都是2倍，具體增長(zhǎng)的多少要根據(jù)需求定義。Vs是PJ盤本的STL，g++是SGI版本的STL。
//vs下
int main(){
vector<int> v;
size_t sz = v.capacity();
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
v.push_back(i);
if (sz != v.capacity())
{
sz = v.capacity();
cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
}
}
return 0;
}
3. vector的增刪查改
vector增刪查改 | 接口說(shuō)明 |
? ?push_back??（重點(diǎn)） | 尾插 |
? ?pop_back ??（重點(diǎn)） | 尾刪 |
查找。（注意這個(gè)是算法模塊實(shí)現(xiàn)，不是vector的成員接口） | |
在pos之前插入val | |
刪除pos位置的數(shù)據(jù) | |
交換兩個(gè)vector的數(shù)據(jù)空間 | |
? ?operator[] ??（重點(diǎn)） | 像數(shù)組一樣訪問(wèn) |
3.1 push_back （重點(diǎn)）
void push_back(const{
if (_finish == _endofstoage)
{
size_t newCapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newCapacity);
}
*_finish = x;
++_finish;
//insert(end(), x);方法：
- 1、實(shí)現(xiàn)要考慮是否需要擴(kuò)容，如果 _finish == _endofstoage 則需要擴(kuò)容
- 2、尾插元素， ++_finish
3.2 pop_back (重點(diǎn))
pop_back比較簡(jiǎn)單，尾刪的邏輯不是刪除而是覆蓋，因此只需要--_finish即可
void pop_back(){
if (_finish > _start)
{
--_finish;
}
//erase(end() - 1);3.3 insert
insert插入是在pos位置之前插入x
方法：
- 1、判斷pos位置的合法性。
- 2、判斷是否需要擴(kuò)容，如果需要擴(kuò)容則注意，這里會(huì)引發(fā)迭代器失效問(wèn)題。
由于迭代器失效問(wèn)題比較復(fù)雜，情況多樣，我總結(jié)了一篇單獨(dú)的博客供大家參考：
- 3、 挪動(dòng)數(shù)據(jù)，由后往前走，讓前一個(gè)覆蓋后一個(gè)。
- 4、插入數(shù)據(jù)，++_finish， 返回pos位置
iterator insert(iterator pos, const{
//檢查
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
//空間不夠 擴(kuò)容
//擴(kuò)容以后 pos就失效了
if (_finish == _endofstoage)
{
//使用相對(duì)距離來(lái)計(jì)算確定pos位置
size_t n = pos - _start;
size_t newCapacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
reserve(newCapacity);
pos = _start + n;
}
//挪動(dòng)數(shù)據(jù)
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)
{
*(end + 1) = *end;
--end;
}
*pos = x;
++_finish;
return3.4 erase
erase是刪除pos位置的數(shù)據(jù)
方法：
- 1、判斷pos位置的合法性。
- 2.、拿到pos位置下一個(gè)位置的迭代器，從前往后，后一個(gè)覆蓋前一個(gè)。
- 3、最后--_finish，返回pos位置
iterator erase(iterator pos){
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
iterator it = pos + 1;
while (it != _finish)
{
*(it - 1) = *it;
++it;
}
--_finish;
return3.5 operator [ ]
重載的operator [ ] 就是取到pos位置對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)即可，比較簡(jiǎn)單
operator[](size_t pos)
{
assert(pos < size());
return _start[pos];
}
const T& operator[](size_t pos) const
{
assert(pos < size());
return到此這篇關(guān)于C++ STL _ Vector使用及模擬實(shí)現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ STL _ Vector使用 內(nèi)容請(qǐng)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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