01 實現(xiàn)自定義的可變長數(shù)組類型
假設(shè)我們要實現(xiàn)一個會自動擴展的數(shù)組，要實現(xiàn)什么函數(shù)呢？先從下面的main函數(shù)給出的實現(xiàn)，看看有什么函數(shù)是需要我們實現(xiàn)的。
int main()
{
MyArray a; // 初始化的數(shù)組是空的
for(int i = 0; i < 5; ++i)
a.push_back(i); // push_back是成員函數(shù)
MyArray a2,a3;
a2 = a; // 重載賦值運算符函數(shù)
// 由于上一句a2 = a語句，所以a.length()實際上就是a2.length()
for(int i = 0; i < a.length(); ++i)
cout << a2[i] << " ";
a2 = a3; // a2是空的數(shù)組
for(int i = 0; i < a2.length(); ++i) // a2.length()返回0
cout << a2[i] << " ";
cout << endl;
a[3] = 100; // 重載[]運算符函數(shù)
MyArray a4(a); // 重載復(fù)制構(gòu)造函數(shù)
for(int i = 0; i < a4.length(); ++i)
cout << a4[i] << " ";
return 0;
}
輸出結(jié)果：
0 1 2 3 4
0 1 2 100 4
要實現(xiàn)的方式，要做哪些事情呢？我先列一下：
- 要用動態(tài)分配的內(nèi)存來存放數(shù)組元素，需要一個指針成員變量
- 重載賦值=運算符
- 重載[]運算符
- 重載復(fù)制構(gòu)造函數(shù)
- 實現(xiàn)push_back和length()函數(shù)
02 MyArray類的實現(xiàn)步驟
要實現(xiàn)一個可變長數(shù)組類的，基本需要實現(xiàn)下面的7個函數(shù)：
class MyArray // 可變長數(shù)組類
{
public:
// 1. 構(gòu)造函數(shù)，s代表數(shù)組元素的個數(shù)
MyArray(int s = 0);
// 2. 復(fù)制構(gòu)造函數(shù)
MyArray(MyArray &a);
// 3. 析構(gòu)函數(shù)
~MyArray();
// 4. 重載賦值=運算符函數(shù)，用于數(shù)組對象間的賦值
MyArray & operator=(const MyArray & a);
// 5. 重載[]運算符函數(shù)，用于獲取數(shù)組下標(biāo)對于的值
int & operator[](int i);
// 6. 加入一個元素到數(shù)組的末尾
void push_back(int v);
// 7. 獲取數(shù)組的長度
int length();
private:
int m_size; // 數(shù)組元素的個數(shù)
int* m_ptr; // 指向動態(tài)分配的數(shù)組
};
1. 構(gòu)造函數(shù)
構(gòu)造函數(shù)的目的就是初始化一個數(shù)組，代碼如下：
// 構(gòu)造函數(shù)
MyArray::MyArray(int s = 0):m_size(s)
{
// 當(dāng)初始化長度為0的數(shù)組時，數(shù)組指針就是空的
if(s == 0)
m_ptr = NULL;
// 當(dāng)初始化長度不為0時，則申請對應(yīng)大小的空間
else
m_ptr = new int[s];
}
2. 復(fù)制構(gòu)造函數(shù)
復(fù)制構(gòu)造函數(shù)目的就是產(chǎn)生一個與入?yún)ο笠粯拥膶ο螅怯捎?code>MyArray類是有指針成員變量的，所以我們必須才用深拷貝的方式來實現(xiàn)復(fù)制構(gòu)造函數(shù)，如果使用默認的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)，則會導(dǎo)致兩個對象的指針成員變量指向的地址是同一個，這是非常危險的。
// 復(fù)制構(gòu)造函數(shù)
MyArray::MyArray(const MyArray &a)
{
// 如果入?yún)⒌臄?shù)組對象的指針地址為空時，則也初始化一個空的數(shù)組
if(a.m_ptr == NULL)
{
m_ptr = NULL;
m_size = 0;
}
// 如果入?yún)⒌臄?shù)組對象有數(shù)據(jù)時，則申請一個新的地址，最后來復(fù)制入?yún)ο髷?shù)組對象的數(shù)據(jù)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. 析構(gòu)函數(shù)
析構(gòu)函數(shù)的目的就是釋放數(shù)組的資源
// 析構(gòu)函數(shù)
MyArray::~MyArray()
{
// 如果指針地址不為空時，則釋放資源
if(m_ptr)
delete [] m_ptr;
}
4. 重載賦值=運算符函數(shù)
重載賦值=運算符函數(shù)目的就使=號左邊對象里存放的數(shù)組，大小和內(nèi)容都和右邊的對象一樣
// 重載賦值=運算符函數(shù)
MyArray & MyArray::operator=(const MyArray & a)
{
if(m_ptr == a.m_ptr) // 防止a=a這樣的賦值導(dǎo)致出錯
return *this;
if(a.m_ptr == NULL) // 如果a里面的數(shù)組是空的
{
if(m_ptr)
delete [] m_ptr; // 釋放舊數(shù)組的資源
m_ptr = NULL;
m_size = 0;
return *this;
}
if(m_size < a.m_size) // 如果原有空間足夠大，就不用分配新的空間
{
if(m_ptr)
delete [] m_ptr; // 釋放舊數(shù)組的資源
m_ptr = new int[a.m_size]; // 申請新的內(nèi)存地址
}
memcpy(m_ptr, a.m_ptr, sizeof(int)*a.m_size);
m_size = a.m_size;
return *this;
}
5. 重載[]運算符函數(shù)
重載[]運算符函數(shù)目的就是能通過[]運算符來獲取對應(yīng)下標(biāo)的數(shù)組值
// 重載[]運算符函數(shù)
int & MyArray::operator[](int i)
{
return m_ptr[i]; // 返回對應(yīng)下標(biāo)的數(shù)組值
}
6. 加入元素到數(shù)組末尾的函數(shù)
push_back函數(shù)的目的就是把一個新的元素，加入到數(shù)組的末尾
// 在數(shù)組尾部添加一個元素
void MyArray::push_back(int v)
{
if(m_ptr) // 如果數(shù)組不為空
{
int *tmpPtr = new int[m_size + 1]; // 重新分配空間
memcpy(tmpPtr, m_ptr, sizeof(int)*m_size); // 拷貝原數(shù)組內(nèi)容
delect [] m_ptr;
m_ptr = tmpPtr;
}
else // 如果數(shù)組本來就是空的
{
m_ptr = new int[1];
}
m_ptr[m_size++] = v; //加入新的數(shù)組元素
}
7. 獲取數(shù)組長度的函數(shù)
length()函數(shù)就比較簡單了，直接返回成員變量m_size，就是數(shù)組的長度了
// 獲取數(shù)組長度的函數(shù)
int MyArray:;length()
{
return m_size;
}
03 小結(jié)
可變長數(shù)組類型實現(xiàn)的整體代碼，如下：
class MyArray
{
public:
// 1. 構(gòu)造函數(shù)，s代表數(shù)組元素的個數(shù)
MyArray(int s = 0):m_size(s)
{
if(s == 0)
m_ptr = NULL;
else
m_ptr = new int[s];
}
// 2. 復(fù)制構(gòu)造函數(shù)
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); // 拷貝原數(shù)組內(nèi)容
m_size = a.m_size;
}
}
// 3. 拷貝構(gòu)造函數(shù)
~MyArray()
{
if(m_ptr)
delete [] m_ptr;
}
// 4. 重載賦值=運算符函數(shù)
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); // 拷貝原數(shù)組內(nèi)容
m_size = a.m_size;
return *this;
}
// 5. 重載[]運算符函數(shù)
int & operator[](int i)
{
return m_ptr[i];
}
// 6. 在數(shù)組的末尾加入一個新的元素
void push_back(int v)
{
if(m_ptr) // 如果數(shù)組不為空
{
int *tmpPtr = new int[m_size + 1]; // 重新分配空間
memcpy(tmpPtr, m_ptr, sizeof(int)*m_size); // 拷貝原數(shù)組內(nèi)容
delete [] m_ptr;
m_ptr = tmpPtr;
}
else // 如果數(shù)組本來就是空的
{
m_ptr = new int[1];
}
m_ptr[m_size++] = v; //加入新的數(shù)組元素
}
// 7. 獲取數(shù)組的長度
int length()
{
return m_size;
}
private:
int m_size; // 數(shù)組元素的個數(shù)
int* m_ptr; // 指向動態(tài)分配的數(shù)組
};
實際上本次的可變長的數(shù)組類還缺少一下函數(shù)，比如：刪除某個元素的函數(shù)、清空數(shù)組的函數(shù)等等，這些可以留給大家思考。
還有就是 push_back 函數(shù)還有優(yōu)化的空間，當(dāng)前的 push_back 函數(shù)每加入一個元素都會重新分配新的內(nèi)存，這是會增大開銷的，那么優(yōu)化的思路：
提前分配好一個 n 大小的空間，當(dāng)數(shù)組大小不夠的時候，則才繼續(xù)重新分配 2n 大小的空間，以此類推。
