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vector, list 模拟实现

news 来源：原创 2025/7/21 14:06:57

vector 实现

成员属性/迭代器

template<class T>
class vector
{
public:typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;iterator begin()
{return _first;
}iterator end()
{return _end;
}const_iterator begin() const
{return _first;
}const_iterator end() const
{return _end;
}private:iterator _first = nullptr;iterator _end = nullptr;iterator _capacity = nullptr;
};

这里的迭代器可以看到就是指针, 这只是一种实现方式

也可以创建一个 struct iterator {}; 进行一层封装.

同样的这里没有使用 size 和 capacity, 而是通过三个指针来代替

也可以使用 size 和 capacity 来实现

构造/析构/拷贝构造/赋值重载函数

vector()
{}vector(size_t n, const T& val = T()) // T& val = T(): 缺失值写法, 没有传参就会调用 T类型 的默认构造, 创建一个对象
{_first = new T[n];for (int i = 0; i < n; i++){_first[i] = val;}_end = _first + n;_capacity = _end;
}template<class It>
vector(It begin, It end) // 迭代器构造
{// 这里用上模板, 因为迭代器类型有很多种, 我们不能为每一个迭代器实现具体方法,// 所以这里用模板, 让编译器帮助我们生成对应类型的迭代器构造函数while (begin != end){push_back(*begin);begin++;}
}~vector()
{delete[] _first;
}vector(vector<T>& v)  // 拷贝构造
{for (auto tem : v) // 复用尾插函数{push_back(tem);}
}void swap(vector<T>& v)
{std::swap(_first, v._first);std::swap(_end, v._end);std::swap(_capacity, v._capacity);
}vector<T>& operator=(vector<T> v)
{swap(v); // v 是一个零时变量, 函数结束时, 就会被销毁, 我们可以将 v 的空间拿过来使用// 将零时变量的空间替换过来, 这样我们就不用自己去开辟空间return *this;
}

这里使用模板, 让编译器来完成不同类型迭代器的构造方法.

空间函数

size_t size()
{return _end - _first;// 两个指针相减得到的结果是它们之间的“距离”,// 这个距离是以它们指向的元素类型的“大小”为单位的整数
}size_t capacity()
{return _capacity - _first;
}void reserve(size_t n)
{int len = size();// 获取 vector 的size, 如果size < n, 就不做处理, 保证空间至少能存储现有数据if (len < n){T* tem = new T[n];for (int i = 0; i < len; i++){tem[i] = _first[i];}std::swap(_first, tem); // 空间开辟完成后, 记得修改三个指针delete[] tem; // 原空间需要销毁, 否者造成空间泄漏_end = _first + len;_capacity = _first + n;}
}void resize(size_t n, const T& val = T())
{int len = size();if (len >= n){_end = _first + n;}else{reserve(n); // 交给 reserve 判断是否需要开辟空间int i = 0;for (int i = 0; len + i < n; i++){_first[len + i] = val;}_end = _first + n;}
}

修改

void push_back(const T& val)
{size_t len = size();if (_capacity == _end) // 判断空间是否使用完了{reserve(len > 0 ? 2 * len : 4);}*_end = val;++_end;
}void pop_back()
{if (size() > 0){--_end;}
}iterator insert(iterator it, const T& val)
{size_t len = size();size_t x = it - _first; // 记录插入的位置if (_capacity == _end){reserve(len > 0 ? 2 * len : 4);}iterator end = _end;it = _first + x; // it 需要更新, 重新分配空间后, it 失效了while (end >= it){*end = *(end - 1); // 挪动数据--end;}*it = val;++_end;return it; // 返回插入元素的迭代器
}iterator erase(iterator it)
{iterator newit = it;if (size() > 0){while (it < _end - 1){*it = *(it + 1);it++;}}return newit; // 返回删除元素后一个元素的迭代器
}T& operator[](size_t pos)
{return _first[pos];
}const T& operator[](size_t pos) const
{return _first[pos];
}

list 实现

ListNode 实现

list 底层是双向链表实现的. 所以节点中不仅存储下一个节点的位置, 还会存储上一个节点的位置.

template<class T>
struct ListNode
{ListNode(const T& val = T()):_data(val),_next(nullptr),_prev(nullptr){}~ListNode(){}T _data; // 存储的数据struct ListNode* _next; // 指向下一个节点struct ListNode* _prev; // 指向上一个节点
};

list 成员属性

class list
{
private:typedef struct ListNode<T> LNode;public:typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;// 迭代器后面实现private:LNode* _head = nullptr;size_t _size = 0; // 记录链表的长度
}

构造函数

list()
{_head = new LNode;_head->_next = _head->_prev = _head;_size = 0;
}template<class T>
list(T begin, T end) // 迭代器构造
{_head = new LNode;_head->_next = _head->_prev = _head;_size = 0;while (begin != end){push_back(*begin);begin++;}
}

修改

这里插入删除和双向链表的插入删除是一样的

参考: C语言实现链表-CSDN博客

void push_back(const T& val)
{LNode* prev = _head->_prev;LNode* newnode = new LNode(val);prev->_next = newnode;newnode->_prev = prev;_head->_prev = newnode;newnode->_next = _head;_size++;
}void pop_back(const T& val)
{if (_head->_next == _head){return;}LNode* prev = _head->_prev->_prev;delete _head->_prev;prev->_next = _head;_head->_prev = prev;_size--;
}void push_fornt(const T& val)
{LNode* prev = _head->_prev;LNode* newnode = new LNode(val);LNode* next = _head->_next;_head->_next = newnode;newnode->_prev = _head;newnode->_next = next;next->_prev = newnode;_size++;
}void pop_front()
{if (_head->_next == _head){return;}LNode* next = _head->_next->_next;delete _head->_next;_head->_next = next;next->_prev = _head;_size--;
}

其他函数

void swap(list& x)
{std::swap(_head, x._head);std::swap(_size, x._size);
}void clear()
{LNode* cur = _head->_next;while (cur != _head){LNode* next = cur->_next;delete cur;next = cur;}_size = 0;
}

迭代器实现

list 的迭代器不能像 vector 一样, 原始指针就是当作迭代器来使用.
vector 底层就是一块连续的空间, 指针的 ++, -- 或是 * 等运算符都能直接使用.

template<class T, class Ref, class Por>
struct __list_iterator
{typedef struct ListNode<T> LNode;typedef __list_iterator<T, Ref, Por> self;__list_iterator(LNode* node):_node(node){}self& operator++() // 前置 ++ 就是向后走一个节点, 返回后一个节点的迭代器{_node = _node->_next;return *this;}self& operator--() // 前置 -- 就是向前走一个节点, 返回前一个节点的迭代器{_node = _node->_prev;return *this;}self& operator++(int) // 后置 ++ 就是向后走一个节点, 返回当前节点迭代器{LNode* tem = _node;_node = _node->_next;return tem;}self& operator--(int) // 后置 -- 就是向前走一个节点, 返回当前节点迭代器{LNode* tem = _node;_node = _node->_prev;return tem;}Ref operator*() // * 返回这个节点存储的数据本身, int* arr, *arr 返回一个 int 类型数据.{return _node->_data;}Por operator->() // -> 返回这个节点存储的数据的地址{return &_node->_data;}bool operator==(self& s){return _node == s._node;}bool operator!=(self& s){return _node != s._node;}LNode* _node;// 底层还是 ListNode 指针
};

可以看到, 这个迭代器底层就是 ListNode* , 然后通过重载 ++, -- 等运算符来完成像 vector指针++的作用. 原始的ListNode* ++ 并不能实现向后走一个节点这样的功能, 所以需要重载.

operator-> 的特殊优化

class Data
{
public:Data(int year = 2024, int month = 5, int day = 2):_year(year),_month(month),_day(day);{}int _year;int _month;int _day;
};list<Data> l1;
Data d1;
l1.push_back(v1);
auto it = l1.begin();
cout << it->_year << ":" << it->_month << ":" << it->day;

当 list 中存储的是一个自定义类型时, 通过 operator-> 可以得到自定义类型的指针,

指针应该再使用 -> 来访问自定义类型的内部成员属性

这里的写法是经过了优化.

class Data
{
public:Data(int year = 2024, int month = 5, int day = 2):_year(year),_month(month),_day(day);{}int _year;int _month;int _day;
};list<Data> l1;
Data d1;
l1.push_back(v1);
auto it = l1.begin();// 我们上面自己实现的
Data* operator->() // -> 返回这个节点存储的数据的地址
{return &_node->_data;
}cout << it->()->_year; // 未做特殊处理的写法
// 可以看到 it->() 得到了指针, 然后再通过指针来访问自定义类型内部的成员变量

这里的优化是方便了我们使用, 使用上面未作特殊处理写法也是可以的.

vector, list 模拟实现

vector 实现成员属性/迭代器 template<class T> class vector { public:typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;iterator begin() {return _first; }iterator end() {return _end; }const_iterator begin() const {return _first; }const_iterator end…...

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报错记录 failed to configure packages targetSdkVersion failed to configure com.demo.test.SettingsActivityTest.testOnCreate_withNullSavedInstanceState: Package targetSdkVersion34 > maxSdkVersion32 java.lang.IllegalArgumentException: failed to configure …...

编程日记 2025/7/20 23:18:31