c/c++语言开发共享C++ 手把手教你实现可变长的数组

01 实现自定义的可变长数组类型 假设我们要实现一个会自动扩展的数组,要实现什么函数呢?先从下面的main函数给出的实现,看看有什么函数是需要我们实现的。 输出结果: 要实现的方式,要做哪些事情呢?我先列一下: 要用动态分配的内存来存放数组元素,需要一个指针成员变量 重载赋值=运算符 重载[]运算符 …


01 实现自定义的可变长数组类型

假设我们要实现一个会自动扩展的数组,要实现什么函数呢?先从下面的main函数给出的实现,看看有什么函数是需要我们实现的。

int main() {     myarray a;  // 初始化的数组是空的     for(int i = 0; i < 5; ++i)         a.push_back(i); // push_back是成员函数              myarray a2,a3;     a2 = a; // 重载赋值运算符函数          // 由于上一句a2 = a语句,所以a.length()实际上就是a2.length()     for(int i = 0; i < a.length(); ++i)          cout << a2[i] << " ";          a2 = a3; // a2是空的数组     for(int i = 0; i < a2.length(); ++i) // a2.length()返回0         cout << a2[i] << " ";     cout << endl;          a[3] = 100;    // 重载[]运算符函数     myarray a4(a); // 重载复制构造函数          for(int i = 0; i < a4.length(); ++i)         cout << a4[i] << " ";          return 0; }

输出结果:

0 1 2 3 4 0 1 2 100 4

要实现的方式,要做哪些事情呢?我先列一下:

  • 要用动态分配的内存来存放数组元素,需要一个指针成员变量
  • 重载赋值=运算符
  • 重载[]运算符
  • 重载复制构造函数
  • 实现push_back和length()函数

02 myarray类的实现步骤

要实现一个可变长数组类的,基本需要实现下面的7个函数:

class myarray // 可变长数组类 { public:     // 1. 构造函数,s代表数组元素的个数     myarray(int s = 0);          // 2. 复制构造函数     myarray(myarray &a);          // 3. 析构函数     ~myarray();          // 4. 重载赋值=运算符函数,用于数组对象间的赋值     myarray & operator=(const myarray & a);      // 5. 重载[]运算符函数,用于获取数组下标对于的值     int & operator[](int i);          // 6. 加入一个元素到数组的末尾     void push_back(int v);          // 7. 获取数组的长度     int length();  private:     int  m_size; // 数组元素的个数     int* m_ptr;  // 指向动态分配的数组 };

1. 构造函数

构造函数的目的就是初始化一个数组,代码如下:

// 构造函数 myarray::myarray(int s = 0):m_size(s) {     // 当初始化长度为0的数组时,数组指针就是空的     if(s == 0)         m_ptr = null;     // 当初始化长度不为0时,则申请对应大小的空间     else         m_ptr = new int[s]; }

2. 复制构造函数

复制构造函数目的就是产生一个与入参对象一样的对象,但是由于myarray类是有指针成员变量的,所以我们必须才用深拷贝的方式来实现复制构造函数,如果使用默认的复制构造函数,则会导致两个对象的指针成员变量指向的地址是同一个,这是非常危险的。

// 复制构造函数 myarray::myarray(const myarray &a) {     // 如果入参的数组对象的指针地址为空时,则也初始化一个空的数组     if(a.m_ptr == null)     {         m_ptr = null;         m_size = 0;     }     // 如果入参的数组对象有数据时,则申请一个新的地址,最后来复制入参对象数组对象的数据和大小。     else     {         m_ptr = new int[a.m_size];         memcpy(m_ptr, a.m_ptr, sizeof(int)*a.m_size);         m_size = a.m_size;     } }

3. 析构函数

析构函数的目的就是释放数组的资源

// 析构函数 myarray::~myarray() {     // 如果指针地址不为空时,则释放资源     if(m_ptr)         delete [] m_ptr; }

4. 重载赋值=运算符函数

重载赋值=运算符函数目的就使=号左边对象里存放的数组,大小和内容都和右边的对象一样

// 重载赋值=运算符函数 myarray & myarray::operator=(const myarray & a) {     if(m_ptr == a.m_ptr) // 防止a=a这样的赋值导致出错         return *this;           if(a.m_ptr == null) // 如果a里面的数组是空的     {         if(m_ptr)             delete [] m_ptr; // 释放旧数组的资源                  m_ptr = null;         m_size = 0;         return *this;     }          if(m_size < a.m_size) // 如果原有空间足够大,就不用分配新的空间     {         if(m_ptr)             delete [] m_ptr; // 释放旧数组的资源                      m_ptr = new int[a.m_size]; // 申请新的内存地址     }          memcpy(m_ptr, a.m_ptr, sizeof(int)*a.m_size);     m_size = a.m_size;     return *this; }

5. 重载[]运算符函数

重载[]运算符函数目的就是能通过[]运算符来获取对应下标的数组值

// 重载[]运算符函数 int & myarray::operator[](int i) {     return m_ptr[i]; // 返回对应下标的数组值 }

6. 加入元素到数组末尾的函数

push_back函数的目的就是把一个新的元素,加入到数组的末尾

// 在数组尾部添加一个元素 void myarray::push_back(int v) {     if(m_ptr) // 如果数组不为空     {         int *tmpptr = new int[m_size + 1]; // 重新分配空间         memcpy(tmpptr, m_ptr, sizeof(int)*m_size); // 拷贝原数组内容         delect [] m_ptr;         m_ptr = tmpptr;     }     else // 如果数组本来就是空的     {         m_ptr = new int[1];        }          m_ptr[m_size++] = v; //加入新的数组元素 }

7. 获取数组长度的函数

length()函数就比较简单了,直接返回成员变量m_size,就是数组的长度了

// 获取数组长度的函数 int myarray:;length() {     return m_size; }

03 小结

可变长数组类型实现的整体代码,如下:

class myarray { public:     // 1. 构造函数,s代表数组元素的个数     myarray(int s = 0):m_size(s)     {         if(s == 0)             m_ptr = null;         else             m_ptr = new int[s];     }          // 2. 复制构造函数     myarray(const myarray &a)     {         if(a.m_ptr == null)         {             m_ptr = null;             m_size = 0;         }         else         {             m_ptr = new int[a.m_size];             memcpy(m_ptr, a.m_ptr, sizeof(int)*a.m_size); // 拷贝原数组内容             m_size = a.m_size;         }     }          // 3. 拷贝构造函数     ~myarray()     {         if(m_ptr)             delete [] m_ptr;     }          // 4. 重载赋值=运算符函数     myarray & operator=(const myarray & a)     {         if(m_ptr == a.m_ptr)             return *this;                  if(a.m_ptr == null)         {             if(m_ptr)                 delete [] m_ptr;                          m_ptr = null;             m_size = 0;             return *this;         }                  if(m_size < a.m_size)         {             if(m_ptr)                 delete [] m_ptr;                              m_ptr = new int[a.m_size];         }                  memcpy(m_ptr, a.m_ptr, sizeof(int)*a.m_size); // 拷贝原数组内容         m_size = a.m_size;         return *this;     }          // 5. 重载[]运算符函数     int & operator[](int i)     {         return m_ptr[i];     }          // 6. 在数组的末尾加入一个新的元素     void push_back(int v)     {         if(m_ptr) // 如果数组不为空         {             int *tmpptr = new int[m_size + 1]; // 重新分配空间             memcpy(tmpptr, m_ptr, sizeof(int)*m_size); // 拷贝原数组内容             delete [] m_ptr;             m_ptr = tmpptr;         }         else // 如果数组本来就是空的         {             m_ptr = new int[1];            }                  m_ptr[m_size++] = v; //加入新的数组元素     }          // 7. 获取数组的长度     int length()     {         return m_size;     }  private:     int  m_size; // 数组元素的个数     int* m_ptr;  // 指向动态分配的数组 };

实际上本次的可变长的数组类还缺少一下函数,比如:删除某个元素的函数、清空数组的函数等等,这些可以留给大家思考。

还有就是 push_back 函数还有优化的空间,当前的 push_back 函数每加入一个元素都会重新分配新的内存,这是会增大开销的,那么优化的思路:
提前分配好一个 n 大小的空间,当数组大小不够的时候,则才继续重新分配 2n 大小的空间,以此类推。

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上一篇 2021年5月9日
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