C++模拟实现vector示例代码图文讲解

目录

• vector的模拟实现
• 使用memcpy拷贝问题

vector的模拟实现

#include <iostream>
using namespace std;
#include <assert.h>
namespace myVector
{
	template<class T>
	class vector
	{
	public:
		// Vector的迭代器是一个原生指针
		typedef T* iterator;
		typedef const T* const_iterator;
		///
		// 构造和销毁
		vector()
			: _start(nullptr)
			, _finish(nullptr)
			, _endOfStorage(nullptr)
		{}
		vector(size_t n, const T& value = T())
			: _start(nullptr)
			, _finish(nullptr)
			, _endOfStorage(nullptr)
		{
			reserve(n);
			while (n--)
			{
				push_back(value);
			}
		}
		/*
		* 理论上讲，提供了vector(size_t n, const T& value = T())之后
		* vector(int n, const T& value = T())就不需要提供了，但是对于：
		* vector<int> v(10, 5);
		* 编译器在编译时，认为T已经被实例化为int，而10和5编译器会默认其为int类型
		* 就不会走vector(size_t n, const T& value = T())这个构造方法，
		* 最终选择的是：vector(InputIterator first, InputIterator last)
		* 因为编译器觉得区间构造两个参数类型一致，因此编译器就会将InputIterator实例化为int
		* 但是10和5根本不是一个区间，编译时就报错了
		* 故需要增加该构造方法
		*/
		vector(int n, const T& value = T())
			: _start(new T[n])
			, _finish(_start + n)
			, _endOfStorage(_finish)
		{
			for (int i = 0; i < n; ++i)
			{
				_start[i] = value;
			}
		}
		// 若使用iterator做迭代器，会导致初始化的迭代器区间[first,last)只能是vector的迭代器
		// 重新声明迭代器，迭代器区间[first,last)可以是任意容器的迭代器
		template<class InputIterator>
		vector(InputIterator first, InputIterator last)
		{
			while (first != last)
			{
				push_back(*first);
				++first;
			}
		}
		void swap(vector<T>& v)
		{
			std::swap(_start, v._start);
			std::swap(_finish, v._finish);
			std::swap(_endOfStorage, v._endOfStorage);
		}
		vector(const vector<T>& v)
			: _start(nullptr)
			, _finish(nullptr)
			, _endOfStorage(nullptr)
		{
			//现代写法,资本家写法
			vector<T> temp(v.begin(),v.end());
			swap(tmp);
		}
		vector<T>& operator=(vector<T> v)
		{
			swap(v);
			return *this;
		}
		~vector()
		{
			if (_start)
			{
				delete[] _start;
				_start = _finish = _endOfStorage = nullptr;
			}
		}
		/
		// 迭代器相关
		iterator begin()
		{
			return _start;
		}
		iterator end()
		{
			return _finish;
		}
		const_iterator cbegin() const
		{
			return _start;
		}
		const_iterator cend() const
		{
			return _finish;
		}
		//
		// 容量相关
		size_t size() const
		{
			return _finish - _start;
		}
		size_t capacity() const
		{
			return _endOfStorage - _start;
		}
		bool empty() const
		{
			return _start == _finish;
		}
		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > capacity())
			{
				size_t oldSize = size();
				// 1. 开辟新空间
				T* tmp = new T[n];
				// 2. 拷贝元素
				// 这里直接使用memcpy会有问题吗？请思考下
				//if (_start)
				//	memcpy(tmp, _start, sizeof(T)*size);
				if (_start)
				{
					for (size_t i = 0; i < oldSize; ++i)
						tmp[i] = _start[i];
					// 3. 释放旧空间
					delete[] _start;
				}
				_start = tmp;
				_finish = _start + oldSize;
				_endOfStorage = _start + n;
			}
		}
		void resize(size_t n, const T& value = T())
		{
			// 1.如果n小于当前的size，则数据个数缩小到n
			if (n <= size())
			{
				_finish = _start + n;
				return;
			}
			// 2.空间不够则增容
			if (n > capacity())
				reserve(n);
			// 3.将size扩大到n
			iterator it = _finish;
			_finish = _start + n;
			while (it != _finish)
			{
				*it = value;
				++it;
			}
		}
		///
		// 元素访问
		T& operator[](size_t pos)
		{
			assert(pos < size());
			return _start[pos];
		}
		const T& operator[](size_t pos)const
		{
			assert(pos < size());
			return _start[pos];
		}
		T& front()
		{
			return *_start;
		}
		const T& front()const
		{
			return *_start;
		}
		T& back()
		{
			return *(_finish - 1);
		}
		const T& back()const
		{
			return *(_finish - 1);
		}
		/
		// vector的修改操作
		iterator insert(iterator pos, const T& x)
		{
			assert(pos <= _finish);
			// 空间不够先进行增容
			if (_finish == _endOfStorage)
			{
				size_t n = pos - _start;
				size_t newCapacity = (0 == capacity()) ? 1 : capacity() * 2;
				reserve(newCapacity);
// 如果发生了增容，重新开辟空间后，reserve会更新start和finish，但是不会更新pos，原空间被释放掉，迭代器失效了，所以需要重置pos
				pos = _start + n;
			}
			iterator end = _finish - 1;
			while (end >= pos)
			{
				*(end + 1) = *end;
				--end;
			}
			*pos = x;
			++_finish;
			return pos;
		}
		// 返回删除数据的下一个数据
		// 方便解决:一边遍历一边删除的迭代器失效问题
		iterator erase(iterator pos)
		{
			// 挪动数据进行删除
			iterator begin = pos + 1;
			while (begin != _finish) {
				*(begin - 1) = *begin;
				++begin;
			}
			--_finish;
			return pos;
		}
		void push_back(const T& x)//防止深拷贝，尽量用引用传参
		{
			insert(end(), x);
		}
		void pop_back()
		{
			erase(end() - 1);
		}
	private:
		iterator _start;		// 指向数据块的开始
		iterator _finish;		// 指向最后有效数据的下一个位置
		iterator _endOfStorage;  // 指向存储容量的尾
	};
}

使用memcpy拷贝问题

假设模拟实现的vector中的reserve接口中，使用memcpy进行的拷贝，以下代码会发生什么问题？

int main()
{
	bite::vector<swx::string> v;
	v.push_back("1111");
	v.push_back("2222");
	v.push_back("3333");
	return 0;
}

问题分析：

• memcpy是逐字节拷贝，将一段内存空间中内容原封不动的拷贝到另外一段内存空间中
• 如果不涉及资源管理，memcpy既高效又不会出错，但如果涉及到资源管理时，就会出错，因为memcpy的拷贝实际是浅拷贝。

如果对象中涉及到资源管理时，千万不能使用memcpy进行对象之间的拷贝，因为memcpy是浅拷贝，可能会引起一系列浅拷贝问题，所以我们要使用赋值运算符来完成，如果不涉及资源管理，那就正常赋值，如果涉及资源管理，那赋值运算符中也已经实现了深拷贝。

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