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C++学习之路，从0到精通的征途：vector类的模拟实现

news 来源：原创 2025/8/13 14:55:14

一.vector的介绍

二.vector的接口实现

1.成员变量

2.迭代器

（1）begin

（2）end

3.容量操作

（1）size，capacity

（2）reserve

（3）resize

4.修改

（1）push_back

（2）pop_back

（3）insert

（4）erase

（5）swap

5.默认成员函数

（1）构造函数

（2）拷贝构造函数

（3）析构函数

（4）赋值重载

三.代码总览

vector.h

test.cpp

一.vector的介绍

源文档

二.vector的接口实现

1.成员变量

vector可以通过类模板来存储不同数据类型的元素，并且由于其存储空间连续，与string相同，其迭代器为空间中该数据类型的指针，

template<class T>
class vector
{
public:typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;private:iterator _start = nullptr; // 指向空间中第一个有效数据iterator _finish = nullptr; // 指向空间中最后一个有效数据的下一个位置iterator _end_of_storage = nullptr; // 指向存储空间尾部
};

2.迭代器

（1）begin

iterator begin()
{return _start;
}

const_iterator begin() const
{return _start;
}

（2）end

iterator end()
{return _finish;
}

const_iterator end() const
{return _finish;
}

3.容量操作

（1）size，capacity

size_t size() const
{return _finish - _start;
}

size_t capacity() const
{return _end_of_storage - _start;
}

（2）reserve

void reserve(size_t n)
{if (n > capacity()){// 异地扩容，复制数据，并释放旧空间size_t old_size = size();T* tmp = new T[n];if (_start){for (int i = 0; i < old_size; i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;}// 更新成员变量_start = tmp;_finish = tmp + old_size;_end_of_storage = _start + n;}
}

当n大于当前容量，则进行扩容操作，当n小于当前容量，不做处理。

（3）resize

// 由于val的数据类型由模板T决定，val的缺省值采用匿名对象
void resize(size_t n, T val = T())

C++中新增了内置类型的构造函数，在声明内置类型变量时，可以进行如下操作：

可以看到内置类型也可以调用其构造，int类型被初始化为0，double类型被初始化为0.0，char类型被初始化为'\0'。

void resize(size_t n, T val = T())
{if (n > size()){// 扩容reserve(n);// 插入数据while (_finish != _start + n){*_finish = val;++_finish;}//for (int i = size(); i < n; i++)//{//	_start[i] = val;//}// 更新_finish_finish = _start + n;}else{// 删除数据_finish = _start + n;}
}

当n大于有效数据个数时，扩容并插入数据，当n小于有效数据个数时，直接调整_finish指向的位置，达到删除数据的操作。

4.修改

（1）push_back

void push_back(const T& x)
{// 容量不够，进行扩容if (_finish == _end_of_storage){size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();reserve(newcapacity);}*_finish = x;++_finish;
}

（2）pop_back

void pop_back()
{assert(size() > 0);--_finish;
}

（3）insert

vector的insert操作需要考虑在进行异地扩容时，迭代器失效的问题：

所以我们需要在扩容时算出pos相对于当前_start的距离，在扩容后更新pos的位置，使其指向扩容后的空间。

void insert(iterator pos, const T& x)
{assert(pos >= _start && pos <= _finish);if (_finish == _end_of_storage){// 算出pos对_start的相对位置size_t len = pos - _start;size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();reserve(newcapacity);// 更新pos，指向新空间pos = _start + len;}// 使pos及pos后的元素向后移动一位，插入数据iterator end = _finish - 1;while (end >= pos){*(end + 1) = *end;--end;}*pos = x;++_finish;
}

（4）erase

vector的erase操作并没有扩容问题，但由于erase后pos之后的元素会向前移动一位，造成pos指向的位置不明确，如果pos刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end的位置，而end位置是没有元素的，从而也会导致迭代器失效：

所以erase需要返回一个指向删除元素的下一个元素的迭代器，才能实现连续删除：

iterator erase(iterator pos)
{assert(pos >= _start && pos < _finish);iterator end = pos + 1;// 删除元素while (end < _finish){*(end - 1) = *end;++end;}--_finish;// 返回删除元素的下一个元素的迭代器return pos;
}

（5）swap

void swap(vector<T>& v)
{std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);
}

5.默认成员函数

（1）构造函数

// 成员变量走初始化列表，采用缺省值
vector()
{}// n个元素初始化
vector(int n, const T& val = T())
{reserve(n);for (int i = 0; i < n; i++){push_back(val);}
}vector(size_t n, const T& val = T())
{reserve(n);for (size_t i = 0; i < n; i++){push_back(val);}
}// 用迭代器初始化
template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
{while (first != last){push_back(*first);++first;}
}// initializer_list有自己的迭代器，直接扩容，尾插数据即可
vector(std::initializer_list<T> il)
{reserve(il.size());for (auto& e : il){push_back(e);}
}

（2）拷贝构造函数

vector(const vector<T>& v)
{reserve(v.capacity());for (auto& e : v){push_back(e);}
}

先进行同等大小空间的扩容，遍历被拷贝的链表，再逐个元素遍历尾插即可。

（3）析构函数

~vector()
{if (_start){delete[] _start;_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;}
}

（4）赋值重载

vector<T>& operator=(vector<T> v)
{swap(v);return *this;
}

三.代码总览

vector.h

#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>
#include<initializer_list>
#include<algorithm>namespace my_vector
{template<class T>class vector{public:typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;iterator begin(){return _start;}iterator end(){return _finish;}const_iterator begin() const{return _start;}const_iterator end() const{return _finish;}size_t size() const{return _finish - _start;}size_t capacity() const{return _end_of_storage - _start;}// 成员变量走初始化列表，采用缺省值vector(){}vector(int n, const T& val = T()){reserve(n);for (int i = 0; i < n; i++){push_back(val);}}vector(size_t n, const T& val = T()){reserve(n);for (size_t i = 0; i < n; i++){push_back(val);}}// 用迭代器初始化template <class InputIterator>vector(InputIterator first, InputIterator last){while (first != last){push_back(*first);++first;}}// initializer_list有自己的迭代器，直接扩容，尾插数据即可vector(std::initializer_list<T> il){reserve(il.size());for (auto& e : il){push_back(e);}}// v2(v1)vector(const vector<T>& v){reserve(v.capacity());for (auto& e : v){push_back(e);}}void swap(vector<T>& v){std::swap(_start, v._start);std::swap(_finish, v._finish);std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);}// v2 = v1vector<T>& operator=(vector<T> v){swap(v);return *this;}~vector(){if (_start){delete[] _start;_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;}}// 由于val的数据类型由模板T决定，val的缺省值采用匿名对象void resize(size_t n, T val = T()){if (n > size()){// 扩容reserve(n);// 插入数据while (_finish != _start + n){*_finish = val;++_finish;}//for (int i = size(); i < n; i++)//{//	_start[i] = val;//}// 更新_finish_finish = _start + n;}else{// 删除数据_finish = _start + n;}}void reserve(size_t n){if (n > capacity()){// 异地扩容，复制数据，并释放旧空间size_t old_size = size();T* tmp = new T[n];if (_start){for (int i = 0; i < old_size; i++){tmp[i] = _start[i];}delete[] _start;}// 更新成员变量_start = tmp;_finish = tmp + old_size;_end_of_storage = _start + n;}}void push_back(const T& x){// 容量不够，进行扩容if (_finish == _end_of_storage){size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();reserve(newcapacity);}*_finish = x;++_finish;}void pop_back(){assert(size() > 0);--_finish;}void insert(iterator pos, const T& x){assert(pos >= _start && pos <= _finish);if (_finish == _end_of_storage){// 算出pos对_start的相对位置size_t len = pos - _start;size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();reserve(newcapacity);// 更新pos，指向新空间pos = _start + len;}// 使pos后的元素向后移动，插入数据iterator end = _finish - 1;while (end >= pos){*(end + 1) = *end;--end;}*pos = x;++_finish;}iterator erase(iterator pos){assert(pos >= _start && pos < _finish);iterator end = pos + 1;// 删除元素while (end < _finish){*(end - 1) = *end;++end;}--_finish;// 返回删除元素的下一个元素的迭代器return pos;}private:iterator _start = nullptr;iterator _finish = nullptr;iterator _end_of_storage = nullptr;};
}

test.cpp

#include<vector>
#include"vector.h"
using namespace std;namespace my_vector
{void test_vector1(){vector<int> v1;v1.push_back(1);v1.push_back(2);v1.push_back(3);v1.push_back(4);v1.push_back(5);v1.push_back(6);vector<int> v2(3, 5);vector<int> v3 = {1, 2, 3};for (auto& e : v3){std::cout << e << ' ';}v2 = v3;for (auto& e : v2){std::cout << e << ' ';}std::cout << std::endl;for (auto& e : v3){std::cout << e << ' ';}}void test_vector2(){//vector<int> v = { 1 };//v.pop_back();//v.pop_back();vector<int> v = { 1,2,3,4,5,6 };v.resize(7, 0);for (auto& e : v){std::cout << e << ' ';}std::cout << std::endl;v.resize(3);for (auto& e : v){std::cout << e << ' ';}}void test_vector3(){vector<int> v = { 1,2,3,4,4,6 };v.insert(v.begin() + v.size(), 5);for (auto& e : v){cout << e << ' ';}cout << endl;vector<int> v1 = { 1 };v1.erase(v1.begin());for (auto& e : v1){cout << e << ' ';}cout << endl;vector<string> v2 = { "11111111111111","11111111111111", "11111111111111" };for (auto& e : v2){cout << e << ' ';}}
}int main()
{//my_vector::test_vector3();int a = int();double b = double();char c = char(); // '\0'return 0;
}

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编程日记 2025/8/8 20:30:02

【25软考网工笔记】第二章（6）脉冲编码调制PCM、通信和交换方式

目录一、脉冲编码调制PCM 1. 脉冲编码调制的数字化过程 1）采样 2）量化 3）编码 2. PCM计算 3. 应用案例 1）例题1 2）例题1 3）例题3 知识小结二、通信和交换方式 1.数据通信方式分类 1&#x…...

编程日记 2025/8/9 15:24:05

JSON学习笔记

文章目录 1. JSON是什么2. JSON的特点与结构3. JSON的使用4. JSON文件读取 1. JSON是什么 JSON（JavaScript Object Notation，JavaScript对象表示法）是一种轻量级的数据交换格式，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和…...

编程日记 2025/8/13 6:45:41

高阶指南：动态定价下eBay利润率控制的4维财务模型

在eBay平台上，动态定价（Dynamic Pricing）早已不是新鲜概念。随着市场供需的瞬时波动、竞争产品的变化，以及跨境电商红海局势的加剧，卖家若想在残酷的价格战中保住利润、稳住运营基本盘，仅靠经验主义已经远远…...

编程日记 2025/8/10 9:31:19

【NLP 66、实践 ⑰ 基于Agent + Prompt Engineering文章阅读】

你用什么擦干我的眼泪莎士比亚全集工业纸巾还是你同样泛红的眼睛 —— 4.19 一、⭐【核心函数】定义大模型调用函数 call_large_model prompt：用户传入的提示词（如 “请分析这篇作文的主题”），指导模型执行任务 client&…...

编程日记 2025/8/9 23:27:50

Keil MDK中禁用半主机（No Semihosting）

在 ARM 编译器（如 Keil MDK） 中禁用半主机（Semihosting）并实现标准库的基本功能，需要以下步骤： 1. 禁用半主机 #pragma import(__use_no_semihosting) // 禁用半主机模式作用：防止标准库函数&…...

编程日记 2025/8/10 17:28:40

QML中的3D功能--纹理应用

Qt 3D 提供了强大的纹理支持，可以实现各种复杂的材质效果。以下是 Qt 3D 纹理开发的全面技术方案。一、纹理处理的流程图纹理处理关键步骤说明：资源准备阶段支持格式：PNG/JPG/KTX/DDS等尺寸要求：建议2的幂次方（非强制）纹理加载路径 qml Texture2D {source: "…...

编程日记 2025/8/7 23:35:22

LeetCode[459]重复的子字符串（KMP解法）

思路： 最近迷上了KMP算法，所以这道题也是来搞一下KMP算法，总所周知KMP是需要维护一个前缀表，KMP算法不是比较一个字符串包不包含另一个字符串的吗，这个重复字符串的题也能用？猫爷：毋庸置疑&…...

编程日记 2025/8/6 17:47:55

一.vector的介绍

二.vector的接口实现

1.成员变量

2.迭代器

（1）begin

（2）end

3.容量操作

（1）size，capacity

（2）reserve

（3）resize

4.修改

（1）push_back

（2）pop_back

（3）insert

（4）erase

（5）swap

5.默认成员函数

（1）构造函数

（2）拷贝构造函数

（3）析构函数

（4）赋值重载

三.代码总览

vector.h

test.cpp

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