C++ 手把手教你实现可变长的数组
【摘要】 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 MyAr...
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。
文章来源: blog.csdn.net，作者：小林coding，版权归原作者所有，如需转载，请联系作者。
原文链接：blog.csdn.net/qq_34827674/article/details/103340141
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