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01 實作自定義的可變長陣列型別
假設我們要實作一個會自動擴展的陣列，要實作什么函式呢？先從下面的main函式給出的實作，看看有什么函式是需要我們實作的，
int main()
{
MyArray a; // 初始化的陣列是空的
for(int i = 0; i < 5; ++i)
a.push_back(i); // push_back是成員函式
MyArray a2,a3;
a2 = a; // 多載賦值運算子函式
// 由于上一句a2 = a陳述句，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是空的陣列
for(int i = 0; i < a2.length(); ++i) // a2.length()回傳0
cout << a2[i] << " ";
cout << endl;
a[3] = 100; // 多載[]運算子函式
MyArray a4(a); // 多載復制建構式
for(int i = 0; i < a4.length(); ++i)
cout << a4[i] << " ";
return 0;
}
輸出結果：
0 1 2 3 4
0 1 2 100 4
要實作的方式，要做哪些事情呢？我先列一下：
- 要用動態分配的記憶體來存放陣列元素，需要一個指標成員變數
- 多載賦值=運算子
- 多載[]運算子
- 多載復制建構式
- 實作push_back和length()函式
02 MyArray類的實作步驟
要實作一個可變長陣列類的，基本需要實作下面的7個函式：
class MyArray // 可變長陣列類
{
public:
// 1. 建構式，s代表陣列元素的個數
MyArray(int s = 0);
// 2. 復制建構式
MyArray(MyArray &a);
// 3. 解構式
~MyArray();
// 4. 多載賦值=運算子函式，用于陣列物件間的賦值
MyArray & operator=(const MyArray & a);
// 5. 多載[]運算子函式，用于獲取陣列下標對于的值
int & operator[](int i);
// 6. 加入一個元素到陣列的末尾
void push_back(int v);
// 7. 獲取陣列的長度
int length();
private:
int m_size; // 陣列元素的個數
int* m_ptr; // 指向動態分配的陣列
};
1. 建構式
建構式的目的就是初始化一個陣列，代碼如下：
// 建構式
MyArray::MyArray(int s = 0):m_size(s)
{
// 當初始化長度為0的陣列時，陣列指標就是空的
if(s == 0)
m_ptr = NULL;
// 當初始化長度不為0時，則申請對應大小的空間
else
m_ptr = new int[s];
}
2. 復制建構式
復制建構式目的就是產生一個與入參物件一樣的物件，但是由于MyArray類是有指標成員變數的，所以我們必須才用深拷貝的方式來實作復制建構式，如果使用默認的復制建構式，則會導致兩個物件的指標成員變數指向的地址是同一個，這是非常危險的，
// 復制建構式
MyArray::MyArray(const MyArray &a)
{
// 如果入參的陣列物件的指標地址為空時，則也初始化一個空的陣列
if(a.m_ptr == NULL)
{
m_ptr = NULL;
m_size = 0;
}
// 如果入參的陣列物件有資料時，則申請一個新的地址，最后來復制入參物件陣列物件的資料和大小，
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. 解構式
解構式的目的就是釋放陣列的資源
// 解構式
MyArray::~MyArray()
{
// 如果指標地址不為空時，則釋放資源
if(m_ptr)
delete [] m_ptr;
}
4. 多載賦值=運算子函式
多載賦值=運算子函式目的就使=號左邊物件里存放的陣列，大小和內容都和右邊的物件一樣
// 多載賦值=運算子函式
MyArray & MyArray::operator=(const MyArray & a)
{
if(m_ptr == a.m_ptr) // 防止a=a這樣的賦值導致出錯
return *this;
if(a.m_ptr == NULL) // 如果a里面的陣列是空的
{
if(m_ptr)
delete [] m_ptr; // 釋放舊陣列的資源
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; // 釋放舊陣列的資源
m_ptr = new int[a.m_size]; // 申請新的記憶體地址
}
memcpy(m_ptr, a.m_ptr, sizeof(int)*a.m_size);
m_size = a.m_size;
return *this;
}
5. 多載[]運算子函式
多載[]運算子函式目的就是能通過[]運算子來獲取對應下標的陣列值
// 多載[]運算子函式
int & MyArray::operator[](int i)
{
return m_ptr[i]; // 回傳對應下標的陣列值
}
6. 加入元素到陣列末尾的函式
push_back函式的目的就是把一個新的元素，加入到陣列的末尾
// 在陣列尾部添加一個元素
void MyArray::push_back(int v)
{
if(m_ptr) // 如果陣列不為空
{
int *tmpPtr = new int[m_size + 1]; // 重新分配空間
memcpy(tmpPtr, m_ptr, sizeof(int)*m_size); // 拷貝原陣列內容
delect [] m_ptr;
m_ptr = tmpPtr;
}
else // 如果陣列本來就是空的
{
m_ptr = new int[1];
}
m_ptr[m_size++] = v; //加入新的陣列元素
}
7. 獲取陣列長度的函式
length()函式就比較簡單了，直接回傳成員變數m_size，就是陣列的長度了
// 獲取陣列長度的函式
int MyArray:;length()
{
return m_size;
}
03 小結
可變長陣列型別實作的整體代碼，如下：
class MyArray
{
public:
// 1. 建構式，s代表陣列元素的個數
MyArray(int s = 0):m_size(s)
{
if(s == 0)
m_ptr = NULL;
else
m_ptr = new int[s];
}
// 2. 復制建構式
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); // 拷貝原陣列內容
m_size = a.m_size;
}
}
// 3. 拷貝建構式
~MyArray()
{
if(m_ptr)
delete [] m_ptr;
}
// 4. 多載賦值=運算子函式
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); // 拷貝原陣列內容
m_size = a.m_size;
return *this;
}
// 5. 多載[]運算子函式
int & operator[](int i)
{
return m_ptr[i];
}
// 6. 在陣列的末尾加入一個新的元素
void push_back(int v)
{
if(m_ptr) // 如果陣列不為空
{
int *tmpPtr = new int[m_size + 1]; // 重新分配空間
memcpy(tmpPtr, m_ptr, sizeof(int)*m_size); // 拷貝原陣列內容
delete [] m_ptr;
m_ptr = tmpPtr;
}
else // 如果陣列本來就是空的
{
m_ptr = new int[1];
}
m_ptr[m_size++] = v; //加入新的陣列元素
}
// 7. 獲取陣列的長度
int length()
{
return m_size;
}
private:
int m_size; // 陣列元素的個數
int* m_ptr; // 指向動態分配的陣列
};
實際上本次的可變長的陣列類還缺少一下函式，比如：洗掉某個元素的函式、清空陣列的函式等等，這些可以留給大家思考，
還有就是 push_back 函式還有優化的空間，當前的 push_back 函式每加入一個元素都會重新分配新的記憶體，這是會增大開銷的，那么優化的思路：
提前分配好一個 n 大小的空間，當陣列大小不夠的時候，則才繼續重新分配 2n 大小的空間，以此類推，
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標籤：C++