C++ Vector容器的实现

众所周知，C++是面向对象的操作，容器是C++通用性实现的有效工具之一。最近自己学习到容器，用了系统的Vector容器后，看不到原代码，所以仿造其功能实现了Vector容器，在这里跟大家交流分享一下，希望能加深理解 也能帮助到大家。

下面分享我的代码。

MyVector.h   头文件

#ifndef _MYVECTOR_

#define _MYVECTOR_

#include <iostream>

using namespace std;

template<class T>

class MyVector

{

template<class T1>

friend bool operator ==(const MyVector<T1> & _v1,const MyVector<T1> & _v2);

template<class T1>

friend bool operator <(const MyVector<T1> & _v1,const MyVector<T1> & _v2);
public:
//定义迭代器类型
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
T operator [](int _index)
{
if(_index<=s)
return ptr[_index-1];
else
{
cout<<"out of array index"<<endl;
}
}
MyVector()
{
s=0;
ca=0;
ptr=new T;
}
MyVector(int _s)
{
sizefunction(_s);
}
MyVector(int _s,T _value)
{
sizefunction(_s);
int i;
for(i=0;i<_s;i++)
{
ptr[i]=_value;
}
}
MyVector(const MyVector & _v)
{
s=_v.s;
ca=_v.ca;
ptr=new T[_v.ca];
int i;
for(i=0;i<_v.s;i++)
{
ptr[i]=_v.ptr[i];
}
}
MyVector(iterator _start,iterator _end)
{
iterator it;
int n=0;
for(it=_start;it!=_end;it++)
{
n++;
}
sizefunction(n);
int i;
it=_start;
for(i=0;i<n;i++)
{
ptr[i]=*it;
it++;
}
}
MyVector(const_iterator _start,const_iterator _end)
{
iterator it;
int n=0;
for(it=_start;it!=_end;it++)
{
n++;
}
sizefunction(n);
int i;
it=_start;
for(i=0;i<n;i++)
{
ptr[i]=*it;
it++;
}
}
void assign(int _s,T _value)
{
if(_s>ca)
{
delete[] ptr;
ptr=NULL;
sizefunction(_s);
int i;
for(i=0;i<s;i++)
{
ptr[i]=_value;//
//ptr[8]=_value;
}
}
else
{
int i;
bzero(ptr,sizeof(T)*ca);//
s=_s;
for(i=0;i<_s;i++)
{
ptr[i]=_value;
}
}
}
T at(int _index)
{
if(_index<=s)
return ptr[_index-1];
else
{
cout<<"out of array index"<<endl;
return ptr[ca-1];
}
}
T back(){return ptr[s-1];}
iterator begin(){return this->ptr;}
iterator end(){return this->ptr+s;}
int capacity(){return ca;}
int size(){return s;}
void clear()
{
bzero(ptr,sizeof(T)*s);
s=0;
}
bool empty()
{
if(s==0)
return true;
else
return false;
}
iterator erase(iterator _it)
{
int i=0;
while((_it+i)!=(ptr+s))
{
*(_it+i)=*(_it+i+1);
i++;
}
s--;
return (_it+1);
}
iterator erase(iterator _start,iterator _end)
{
int n=0;
while((_start+n)!=(_end))
{
n++;
}
int i=0;
while((_start+n+i)!=(ptr+s))
{
*(_start+i)=*(_start+n+i);
i++;
}
s=s-n;
return (_end+1);
}
T front(){return *ptr;}

iterator insert(iterator _it,const T & _value)
{
int n=0;
for(;begin()+n!=_it;n++){}
s++;
if(s>=(ca-1))
{
T* tmp=ptr;
sizefunction(s);
int i;
for(i=0;i<s;i++)
{
if(i==n)
ptr[i]=_value;
if(i>n)
ptr[i]=tmp[i-1];
else
ptr[i]=tmp[i];
}
delete[] tmp;
tmp=NULL;
return (ptr+n);
}
else
{
iterator p=ptr+s;
for(;(ptr+n)!=p;p--)
{
*p=*(p-1);
}
ptr
=_value;
return (ptr+n);
}
}

void insert(iterator _it,int _num,const T & _value)
{
int n=0;
for(;begin()+n!=_it;n++){}
s=s+_num;
if(s>=(ca-1))
{
T* tmp=ptr;
sizefunction(s);
int i;
for(i=0;i<n;i++)
{
ptr[i]=tmp[i];
}
for(i=0;i<_num;i++)
{
ptr[n+i]=_value;
}
for(i=(n+_num);i<s;i++)
{
ptr[i]=tmp[i-_num];
}
delete[] tmp;
tmp=NULL;
}
else
{
iterator p=ptr+s;
for(;(ptr+n+_num)!=p;p--)
{
*p=*(p-_num);
}
int i;
for(i=0;i<_num;i++)
{
ptr[n+i]=_value;
}
}
}

void insert(iterator _it,iterator _start,iterator _end)
{
int n=0;
for(;(begin()+n)!=_it;n++){}
int num=0;
for(;(_start+num)!=_end;num++){}
s=s+num;
if(s>=(ca-1))
{
T* tmp=ptr;
sizefunction(s);
int i;
for(i=0;i<n;i++)
{
ptr[i]=tmp[i];
}
for(i=0;i<num;i++)
{
ptr[n+i]=*(_start+i);
}
for(i=(n+num);i<s;i++)
{
ptr[i]=tmp[i-num];
}
delete[] tmp;
tmp=NULL;
}
else
{
iterator p=ptr+s;
for(;(ptr+n+num)!=p;p--)
{
*p=*(p-num);
}
int i;
for(i=0;i<num;i++)
{
ptr[n+i]=*(_start+i);
}
}
}

void pop_back()
{
ptr[s-1]=ptr[ca-1];
s--;
}

void push_back(const T & _value)
{
s++;
if(s>=(ca-1))
{
T* tmp=ptr;
sizefunction(s);
int i;
for(i=0;i<(s-1);i++)
{
ptr[i]=tmp[i];
}
ptr[i]=_value;
}
else
ptr[s-1]=_value;
}

void resize(int _size,const T & _value)
{
if(s>=_size)
{
s=_size;
int i;
for(i=0;i<_size;i++)
{
ptr[i]=_value;
}
}
else
{
delete[] ptr;
ptr=NULL;
sizefunction(_size);
int i;
for(i=0;i<_size;i++)
{
ptr[i]=_value;
}
}
}

~MyVector()
{
if(ptr!=NULL)
{
delete[] ptr;
ptr=NULL;
}
}

//private:
T* ptr;
int s;//实际元素个数
int ca;//容量
void sizefunction(int _s)
{
s=_s;
int n;
if(_s==0)
{
n=0;
}
else
{
n=1;
}
while(1)
{
if((n/2-2)<_s && n>(_s+1))
break;
n=n*2;
}
ptr=new T
;
ca=n;
}

};

template<class T1>

bool operator ==(const MyVector<T1> & _v1,const MyVector<T1> & _v2)

{

  bool flag=false;

  if(_v1.ca==_v2.ca && _v1.s==_v2.s)

  {

  int i;

  for(i=0;i<_v1.s;i++)

  {

  if(_v1.ptr[i]!=_v2.ptr[i])

  return flag;

  }

  flag=true;

  return flag;

  }

  else

  {

  return flag;

  }

}

template<class T1>

bool operator <(const MyVector<T1> & _v1,const MyVector<T1> & _v2)

{
int n=_v1.s<_v2.s?_v1.s:_v2.s;
int i;
for(i=0;i<n;i++)
{
if(_v1.ptr[i]==_v2.ptr[i])
continue;
if(_v1.ptr[i]<_v2.ptr[i])
return true;
}
if(_v1.s<_v2.s)
return true;
else
return false;

}

#endif

调试代码

mainvector.cpp

#include "MyVector.h"

#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char const *argv[])

{
int data[]={1,3,5,7,9};
MyVector<int> v0;
v0.insert(v0.begin(),data,data+5);
MyVector<int> v1(5);
MyVector<int> v2(5,8);
MyVector<int> v3(v2);
MyVector<int> v4(v2.begin(),v2.end());
MyVector<int>::iterator it;
for(it=v0.begin();it!=v0.end();it++)
{
cout<<*it<<"  ";
}
cout<<endl;
cout<<v0.s<<"  "<<v0.ca<<endl;
/*cout<<v2.front()<<endl;
cout<<v2[5]<<endl;
cout<<v2.at(6)<<endl;
cout<<v2.back()<<endl;
v4.assign(9,2);
for(it=v4.begin();it!=v4.end();it++)
{
cout<<*it<<"  ";
}
cout<<endl;
cout<<v4.s<<"  "<<v4.ca<<endl;*/

return 0;

}

mainvector.cpp里面写的调试不全，每个我都自己测试过的，你可以自己调试功能，所有功能参见下表

Constructors	构造函数
assign()	对Vector中的元素赋值
at()	返回指定位置的元素
back()	返回最末一个元素
begin()	返回第一个元素的迭代器
capacity()	返回vector所能容纳的元素数量(在不重新分配内存的情况下）
clear()	清空所有元素
empty()	判断Vector是否为空（返回true时为空）
end()	返回最末元素的迭代器(译注:实指向最末元素的下一个位置)
erase()	删除指定元素
front()	返回第一个元素
insert()	插入元素到Vector中
max_size()	返回Vector所能容纳元素的最大数量（上限）
pop_back()	移除最后一个元素
push_back()	在Vector最后添加一个元素
resize()	改变Vector元素数量的大小
size()	返回Vector元素数量的大小

vector(); vector( size_type num, const TYPE &val ); vector( const vector &from ); vector( input_iterator start, input_iterator end );

C++ Vectors可以使用以下任意一种参数方式构造:

无参数 - 构造一个空的vector,
数量(num)和值(val) - 构造一个初始放入num个值为val的元素的Vector
vector(from) - 构造一个与vector from 相同的vector
迭代器(start)和迭代器(end) - 构造一个初始值为[start,end)区间元素的Vector(注:半开区间).
举例,下面这个实例构造了一个包含5个值为42的元素的Vector

vector<int> v1( 5, 42 );

运算符

语法:

v1 == v2 v1 != v2 v1 <= v2 v1 >= v2 v1 < v2 v1 > v2 v[]

C++ Vectors能够使用标准运算符: ==, !=, <=, >=, <, 和 >. 要访问vector中的某特定位置的元素可以使用 [] 操作符.

两个vectors被认为是相等的,如果:

它们具有相同的容量
所有相同位置的元素相等.

vectors之间大小的比较是按照词典规则.

相关内容: at().

assign函数

语法:

void assign( input_iterator start, input_iterator end ); void assign( size_type num, const TYPE &val );

assign() 函数要么将区间[start, end)的元素赋到当前vector,或者赋num个值为val的元素到vector中.这个函数将会清除掉为vector赋值以前的内容.

at函数

语法:

TYPE at( size_type loc );

at() 函数 返回当前Vector指定位置loc的元素的引用. at() 函数 比 [] 运算符更加安全, 因为它不会让你去访问到Vector内越界的元素. 例如, 考虑下面的代码:

vector<int> v( 5, 1 );

for( int i = 0; i < 10; i++ ) {
cout << "Element " << i << " is " << v[i] << endl;
}

这段代码访问了vector末尾以后的元素,这将可能导致很危险的结果.以下的代码将更加安全:

vector<int> v( 5, 1 );

for( int i = 0; i < 10; i++ ) {
cout << "Element " << i << " is " << v.at(i) << endl;
}

取代试图访问内存里非法值的作法,at() 函数能够辨别出访问是否越界并在越界的时候抛出一个异常.

相关内容: [] 操作符

back 函数

语法:

TYPE back();

back() 函数返回当前vector最末一个元素的引用.例如:

vector<int> v;

for( int i = 0; i < 5; i++ ) {
v.push_back(i);
}

cout << "The first element is " << v.front()
<< " and the last element is " << v.back() << endl;

这段代码产生如下结果:

The first element is 0 and the last element is 4

相关内容: front().

begin 函数

语法:

iterator begin();

begin()函数返回一个指向当前vector起始元素的迭代器.例如,下面这段使用了一个迭代器来显示出vector中的所有元素:

vector<int> v1( 5, 789 );
vector<int>::iterator it;
for( it = v1.begin(); it != v1.end(); it++ )
cout << *it << endl;

相关内容: end().

capacity 函数

语法:

size_type capacity();

capacity() 函数 返回当前vector在重新进行内存分配以前所能容纳的元素数量.

clear 函数

语法:

void clear();

clear()函数删除当前vector中的所有元素.

empty 函数

语法:

bool empty();

如果当前vector没有容纳任何元素,则empty()函数返回true,否则返回false.例如,以下代码清空一个vector,并按照逆序显示所有的元素:

vector<int> v;

for( int i = 0; i < 5; i++ ) {
v.push_back(i);
}

while( !v.empty() ) {
cout << v.back() << endl;
v.pop_back();
}

相关内容: size()

end 函数

语法:

iterator end();

end() 函数返回一个指向当前vector末尾元素的下一位置的迭代器.注意,如果你要访问末尾元素,需要先将此迭代器自减1.

相关内容: begin()

erase 函数

语法:

iterator erase( iterator loc ); iterator erase( iterator start, iterator end );

erase函数要么删作指定位置loc的元素,要么删除区间[start, end)的所有元素.返回值是指向删除的最后一个元素的下一位置的迭代器.例如:

// 创建一个vector,置入字母表的前十个字符
vector<char> alphaVector;
for( int i=0; i < 10; i++ )
alphaVector.push_back( i + 65 );
int size = alphaVector.size();

vector<char>::iterator startIterator;
vector<char>::iterator tempIterator;

for( int i=0; i < size; i++ )
{
tartIterator = alphaVector.begin();
alphaVector.erase( startIterator );

// Display the vector
for( tempIterator = alphaVector.begin(); tempIterator != alphaVector.end(); tempIterator++ )
cout << *tempIterator;
cout << endl;
}
这段代码将会显示如下输出:

BCDEFGHIJ
CDEFGHIJ
DEFGHIJ
EFGHIJ
FGHIJ
GHIJ
HIJ
IJ
J

相关内容: pop_back().

front 函数

语法:

TYPE front();

front()函数返回当前vector起始元素的引用

相关内容: back().

insert 函数

语法:

iterator insert( iterator loc, const TYPE &val ); void insert( iterator loc, size_type num, const TYPE &val ); void insert( iterator loc, input_iterator start, input_iterator end );

insert() 函数有以下三种用法:

在指定位置loc前插入值为val的元素,返回指向这个元素的迭代器,
在指定位置loc前插入num个值为val的元素
在指定位置loc前插入区间[start, end)的所有元素 .

举例:

//创建一个vector,置入字母表的前十个字符
vector<char> alphaVector;
for( int i=0; i < 10; i++ )
alphaVector.push_back( i + 65 );

//插入四个C到vector中
vector<char>::iterator theIterator = alphaVector.begin();
alphaVector.insert( theIterator, 4, 'C' );

//显示vector的内容
for( theIterator = alphaVector.begin(); theIterator != alphaVector.end(); theIterator++ )
cout << *theIterator;

这段代码将显示:

CCCCABCDEFGHIJ

pop_back

语法:

void pop_back();

pop_back()函数删除当前vector最末的一个元素,例如:

vector<char> alphaVector;
for( int i=0; i < 10; i++ )
alphaVector.push_back( i + 65 );

int size = alphaVector.size();
vector<char>::iterator theIterator;
for( int i=0; i < size; i++ ) {
alphaVector.pop_back();
for( theIterator = alphaVector.begin(); theIterator != alphaVector.end(); theIterator++ )
cout << *theIterator;
cout << endl;
}

这段代码将显示以下输出:

ABCDEFGHI
ABCDEFGH
ABCDEFG
ABCDEF
ABCDE
ABCD
ABC
AB
A

相关内容: erase().

push_back 函数

语法:

void push_back( const TYPE &val );

push_back()添加值为val的元素到当前vector末尾

resize 函数

语法:

void resize( size_type size, TYPE val );

resize() 函数改变当前vector的大小为size,且对新创建的元素赋值val

size 函数

语法:

size_type size();

size() 函数返回当前vector所容纳元素的数目

相关内容: empty()