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C++ 手把手教你实现可变长的数组实现

转载 作者：qq735679552 更新时间：2022-09-29 22:32:09 24 4
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这篇CFSDN的博客文章C++ 手把手教你实现可变长的数组实现由作者收集整理，如果你对这篇文章有兴趣，记得点赞哟.

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.

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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:

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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:

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// 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.

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// 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 。

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// 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 。

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// 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 。

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// 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 。

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// 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 。

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// 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:

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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.

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我.

原文链接：https://segmentfault.com/a/1190000021164416 。

最后此篇关于C++ 手把手教你实现可变长的数组实现的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于C++ 手把手教你实现可变长的数组实现的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章，希望大家以后支持我的博客！ 。

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