C++模板之Vector与STL初探

来源：互联网发布：tensorflow tutorial 编辑：程序博客网时间：2024/06/06 06:48

STL源码初步接触

STL = Standard Template Library，直译过来是：标准模板库，是惠普实验室开发的一系列软件的统称。从根本上说，STL是一些“容器”的集合，这些“容器”有list,vector,set,map等，STL也是算法和其他一些组件的集合。这里的“容器”和算法的集合指的是世界上很多聪明人很多年的杰作。STL的目的是标准化组件，这样就不用重新开发，可以使用现成的组件。STL现在是C++的一部分，因此不用额外安装什么。STL所实现的，是依据泛型思维架设起来的一个概念结构。说了这么多还是不知道STL是个什么东东，今天只是初接触这个概念，感觉很高深的样子，先这样理解吧，STL就是一个仓库，一个存放各种工具的仓库。它的工具分为六大类（六大组件）：

容器（containers）:各种数据结构，如Vector，list，deque,set,map,用来存放底层数据。一般有序列式（下面要写的Vector就是个这种）、关联式等。

算法（algorithms）:各种常用算法如：sort,search,copy,erase……

迭代器（iterator）：扮演容器与算法之间的胶合剂，是所谓的“泛型指针”，共5种类型，以及他们的衍生变化。所有的STL容器都附带有自己专属的迭代器。原生指针也是一种迭代器。

仿函数（functor）：行为类似函数可作为算法的某种策略。一般函数指针可认为是侠义的仿函数。

配接器（adapter）：一种用来修饰容器，或仿函数，或迭代器接口的东西。

配置器（allocators）负责空间配置与管理。配置器是一个实现了动态空间配置、空间管理、空间释放的class template。

因为下面主要是实现Vector的简单操作，所以就再多讲一点它。Vector是动态空间，随着元素的加入，它的内部机制会自行扩充空间以容纳新元素。因此Vector的运用对于内存的合理运用与运用得灵活性有很大的帮助。Vector维护的是一个连续的空间，无论元素的型别为何，普通指针都可以作为Vector的迭代器而满足所有必要条件。

Vector 的简单实现：

  1 #pragma once  2 #include<iostream>  3 #include<assert.h>  4 #include<stdlib.h>  5 using namespace std;  6 template<class T>  7 class Vector  8 {  9 public: 10     typedef T* Iterator; 11     typedef const T* Citerator; 12 public: 13     Vector() 14         :start(NULL) 15         ,finish(NULL) 16         ,endofstorage(NULL) 17     {} 18     Vector(const Vector<T>& v) 19         //:start(new T[v.endofstorage - v.start]) 20         //, finish(v.finish ) 21         //, endofstorage(v.endofstorage) 22         :start(new T[v.endofstorage - v.start]) 23         , finish(start + (v.finish - v.start)) 24         ,endofstorage(start + (v.endofstorage - v.start)) { 25         my_memcopy(start, v.start, sizeof(T)*(v.endofstorage - v.start)); 26     } 27     //向Vector中存入size个元素 28     Vector(Citerator array, size_t size) 29         :start(new T[size]) 30         , finish(start) 31         , endofstorage(start + size) { 32         for (size_t index = 0; index < size; ++size) { 33             start[index] = array[index];
                finish++; 34         } 35     } 36     Vector<T>&operator=(const Vector<T>& v) { 37         if (this != &v) { 38             Vector<int>tmp(v); 39             swap(tmp); 40         } 41         return *this; 42     } 43     ~Vector(){ 44         if (start) { 45             delete[] start; 46             start = NULL; 47         //    delete[] finish; 48             finish = NULL; 49         //    delete[] endofstorage; 50             endofstorage = NULL; 51         } 52     } 53     // 返回首元素的迭代器 54     Iterator Begin() { 55         return start; 56     } 57     Citerator Begin()const { 58         return start; 59     } 60     // 获取Vector中最后一个元素的下一个位置 61     Iterator End() { 62         return finish: 63     } 64     Iterator End()const { 65         return finish; 66     } 67     size_t Size()const { 68         return finish - start; 69     } 70     size_t Capacity()const { 71         return endofstorage - start; 72     } 73     bool Empty()const { 74         return finish == start; 75     } 76     T& operator[](size_t index) { 77         return start[index]; 78     } 79     const T& operator[](size_t index)const { 80         return start[index]; 81     } 82     T& At(size_t index) { 83         if ((index <= Size()) && (index >= 0)) 84             return start[index]; 85     } 86     const T& At(size_t index)const { 87         if ((index <= Size()) && (index >= 0)) 88             return start[index]; 89     } 90     // 获取Vector中的第一个元素 91     T& Front() { 92         return srart[0]; 93     } 94     const T& Front()const { 95         return start[0]; 96     } 97     // 获取Vector中的最后一个元素 98     T& Back() { 99         return start[finish - start];100     }101     const T& Back()const {102         return start[finish - start];103     }104     void PushBack(const T& x) {105         capacity();106         //        start[finish - start + 1] = x;107         start[finish - start] = x;108         finish++;109     }110     void PopBack() {111         if (!Empty()) {112             finish--;113         }114     }115     // 在pos位置上插入元素x116     Iterator Insert(Iterator pos, const T& x) {117         for (size_t index = Size(); index >= (size_t)(pos - start); index--) {118             start[index + 1] = start[index];119         }120         *pos = x;121         finish++;122         return pos;123     }124     // 删除pos位置上面的元素125     Iterator Erase(Iterator pos) {126         for (size_t index = (size_t)(pos - start); index < Size(); index++) {127             start[index] = start[index + 1];128         }129         finish--;130         return pos;131     }132     // 给Vector赋值n个值为x的元素133     void Assign(size_t n, const T& x) {134         if (n > endofstorage - start) {135             finish = start + n;136             capacity();137             for (size_t index = 0; index < n; index++) {138                 start[index] = x;139             }140         }141         else {142             for (size_t index = 0; index < n; index++) 143                 start[index] = x;144         }145             finish = start + n;146     }147 public:
      //自己管理 扩容148     void capacity() {149         if (finish >= endofstorage) {150             size_t capacity = 2 * (endofstorage - start) + 3;151             Iterator tmp = new T[capacity];
    //  拷贝元素152             my_memcopy(tmp, start, sizeof(T)*(endofstorage - start));
154             size_t ret = finish-start;155             delete start;156             start = tmp;157             finish = start + ret;158             endofstorage = start + capacity;
          //

/*Iterator pos = start;
size_t index = 0;
while (pos < endofstprage)
temp[index++] = *pos++;
deleta[] start;
start = temp;
finish = start + index;
endofstorage = start + capacity;*/

159         }160     }161     void swap(Vector<T>& v) {162         std::swap(start, v.start);163         std::swap(finish, v.finish);164         std::swap(endofstorage, v.endofstorage);165     }166     void Print() {    167             for (size_t i = 0; i < Size(); i++)168             {169                 cout << start[i] << " ";170             }171             cout << endl;    172     }173     void* my_memcopy(void* dest, const void* src, size_t sz) {174         //assert(!dest || !src);175         assert(dest != NULL || src != NULL);176         char* ret = (char*)dest;177         char* tmp = (char*)src;178         while (sz--) {179             *ret = *tmp;180             ret++;181             tmp++;182         }183         return dest;184     }185 private:186     Iterator start;187     Iterator finish;188     Iterator endofstorage;189 };

之中，注释掉的代码部分是我曾经踩过的坑，下面是部分测试代码

 1 #include"vector.h" 2 void Test1() 3 { 4     Vector<int> list1; 5     list1.PushBack(1); 6     list1.PushBack(2); 7     list1.PushBack(3); 8     list1.PushBack(4); 9     list1.PushBack(5);10     list1.Print();11     Vector<int> list2;12     list2.PushBack(0);13     list2.PushBack(9);14     list2.PushBack(8);15     list2.PushBack(7);16     list2.PushBack(6);17     list2.Print();18     list1 = list2;19     list1.Print();20 }21 void Test2()22 {23     Vector<int> list1;24     list1.PushBack(1);25     list1.PushBack(2);26     list1.PushBack(3);27     list1.PushBack(4);28     list1.PushBack(5);29     list1.Print();30     list1.PopBack();31     list1.Print();32     list1.Insert(&list1.At(2), 0);33     list1.Print();34     list1.Erase(&list1.At(3));35     list1.Print();36 }37 int main()38 {39     Test1();40     Test2();41     getchar();42     return 0;43 }

注意：扩容时函数中my_memcpy()函数，它的本质就是值拷贝,当Vector中存放的内置类型时没有任何问题，但是像String类这种问题就无法解决。所以下面给出了另一种写法。

/*Iterator pos = start;
size_t index = 0;
while (pos < endofstprage)
temp[index++] = *pos++;
deleta[] start;
start = temp;
finish = start + index;
endofstorage = start + capacity;*/

0 0