C++模拟实现STL容器vector的示例代码

2022-12-03 11:48 开发作者：蒋灵瑜的笔记本

一、vector迭代器失效问题

1、Visual Studio和g++对迭代器失效问题的表现

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++;//调用erase()后，it已经失效了，运行后迭代器引发异常
}
return 0;
}

在Visual Studio2022中，调用vector的insert()和erase()接口后，it迭代器（包括it之后的自定义迭代器）将会失效，如果仍操作这些已经失效的迭代器，编译器将会引发异常。

博主尝试在linux的g++编译器（4.8.5版本）下运行相同debug版本的程序（编译时带上-g选项），发现g++中调用完insert()和erase()接口后，it迭代器并未失效，甚至可以操纵it读写_end_of_storage-_finish这部分空间，这是不安全的。

所以，后续调用完insert()和erase()接口后，我们一律认为当前迭代器失效！

2、解决迭代器失效的方法

int main(
std::vector<int> v{1,2,3,4};
std::vector<int>http://www.devze.com::iterator it = std: :find(v.begin(), v. end(),2);
if(it != v.end())
{
it=v.erase(it);//让当前迭代器接收erase的返回值，更新迭代器
it++;
}
return 0;
}

使用时让当前迭代器接收insert()和erase()的返回值，更新迭代器即可。

二、模拟实现构造函数调用不明确

1、问题描述

vector(size_t n, const T& val = T())//这里的形参用size_t就会引发这两个构造函数调用问题
    :_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++);
    }
}

C++模拟实现STL容器vector的示例代码

本意是想使用第一种构造方式，用3个6进行构造。编译器会根据形参调用最匹配的函数重载。

第一个构造函数的第一个形参是size_t，形参去匹配的话需要发生隐式类型转换。

但是这两个参数更匹配第二个构造函数（因为第二个模板可以为int，完全匹配），一旦走第二个构造函数，该构造函数内部是要对first进行解引用操作，所以编译器会报非法的间接寻址（解引用）错误。

2、解决调用不明确的方法

针对构造函数vector(size_t n, const T& val = T())，我们多重载一个vector(int n, const T& val = T())版本的构造函数即可解决该问题。

三、reserve中的深浅拷贝问题

1、reserve中浅拷贝发生原因

C++模拟实现STL容器vector的示例代码

这句memcpy表面上把原来的数据全部拷贝到tmp里面了，但是，这只是按字节的拷贝，如果当前类型为vector<vector<int>>等非内置类型，将会发生浅拷贝。

C++模拟实现STL容器vector的示例代码

2、浅拷贝发生的图解

C++模拟实现STL容器vector的示例代码

memcpy会把vector<vector<int>>,从_start位置开始，按字节进行拷贝。如图所示，拷贝的对象是4个vector<int>,这是是一种浅拷贝！

3、解决方法

void reserve(size_t n)
{
    //扩容
    if (n > capacity())
    {
        size_t oldSize = size();//先记录下size,后续解决finish失效
        T* tmp = new T[n];
        if (_start != nullptr)
        {
            //memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * oldSize);//浅拷贝
            for (size_t i = 0; i < oldSize; ++i)
            {
                tmp[i] = _start[i];//调用赋值运算符重载完成深拷贝
            }
            delete[] _start;
        }
        _start = tmp;
        _finish = _start + oldSize;//异地扩容后_finish失效，需重新设定_finish
        _end_of_storage = _start + n;
    }
}

借助赋值运算符重载，完成深拷贝。

四、模拟实现vector整体代码

#pragma once
#include <IOStream>
#include <assert.h>
using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;
namespace jly
{
	template <class T>
	class vector
	{
	public:
		//构造函数
		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())//多重载一个int版本的构造，解决调函数不明确的问题
			:_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)
			{
				pusjavascripth_back(*first++);
			}
		}
		//拷贝构造
		void swap(vector<T>& v)//一定要加引用，不然拷贝构造函数调用swap会引发无限拷贝
		{
			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)//写法二
		//	: _start(nullptr)
		//	, _finish(nullptr)
		//	, _end_of_storage(nullptr)
		//{
		//	reserve(v.capacity());
		//	for (const auto& e : v)
		//	{
		//		push_back(e);
		//	}
		//}
		//赋值运算符重载
		vector<T>& operator=(vector<T> vpython)//能解决自己给自己赋值的问题
		{
			swap(v);
			return *this;
		}
		//析构函数
		~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编程客栈 _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)
		{
			//扩容
			if (n > capacity())
			{
				size_t oldSize = size();//先记录下size,后续解决finish失效
				T* tmp = new T[n];
				if (_start != nullptr)
				{
					//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * oldSize);//浅拷贝
					for (size_t i = 0; i < oldSize; ++i)
					{
						tmp[i] = _start[i];//调用赋值运算符重载完成深拷贝
					}
					delete[] _start;
				}
				_start = tmp;
				_finish = _start + oldSize;//异地扩容后_finish失效，需重新设定_finish
				_end_of_storage = _start + n;
			}
		}
		//resize接口
		void resize(size_t n, T val = T())//val给T类型的缺省值
		{
			if (n > capacity())//n大于capacity，要扩容
			{
				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//缩size的情况
			{
				_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);
			//判断扩容
			if (_finish == _end_of_storage)
			{
				size_t len = pos - _start;//需要处理pos迭代器失效问题，记录len
				size_t newCapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();
				reserve(newCapacity);//扩容后pos迭代器失效
				pos = _start + len;//重新设定pos
			}
			//挪动数据
			for (iterator i = _finish; i > pos; --i)
			{
				*i = *(i - 1);
			}
			//填入数据
			*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;
		}
		开发者_Python教程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;
	};
 
 
 
/测试部分
	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 << engybPBcVkUgdl;
			}
			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;
	}
}

到此这篇关于C++模拟实现STL容器vector的示例代码的文章就介绍到这了,更多相关C++实现STL容器vector内容请搜索我们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我们！

继续阅读：C++ STL容器 C++实现STL容器 C++实现STL容器vector

C++模拟实现STL容器vector的示例代码

目录

一、vector迭代器失效问题

二、模拟实现构造函数调用不明确

1、问题描述

2、解决调用不明确的方法

三、reserve中的深浅拷贝问题

1、reserve中浅拷贝发生原因

2、浅拷贝发生的图解

3、解决方法

四、模拟实现vector整体代码

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