C++ 手把手教你實現可變長的數組
- 2020 年 3 月 31 日
- 筆記
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要實現什麼函數呢？
假設我們要實現一個會自動擴展的數組類，我們需要實現函數呢？先從下面 main 函數使用的功能，看看有什麼函數是需要我們實現的。
輸出結果：
0 1 2 3 4 0 1 2 100 4
要實現如上的功能，要做哪些事情呢？先列出來:
- 要用動態分配的記憶體的方式，來存放數組元素，且需要一個指針成員變數
- 重載賦值 = 運算符
- 重載括弧 [] 運算符
- 重載複製構造函數
- 實現 push_back 和 length 函數
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實現的步驟
要實現一個可變長的數組類，基本要需要實現下面的 7 個函數：
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01 構造函數
構造函數的目的就是初始化一個數組，程式碼如下：
// 構造函數 MyArray::MyArray(int s = 0):m_size(s) { // 當初始化長度為0的數組時，數組指針就是空的 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]; }
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02 複製構造函數
複製構造函數目的就是產生一個與入參對象一樣的對象，但是由於 MyArray 類是有指針成員變數的，所以我們必須用深拷貝的方式來實現複製構造函數，如果使用默認的複製構造函數，則會導致兩個對象的指針成員變數指向的地址是同一個，這是非常危險的。
// 複製構造函數 MyArray::MyArray(const MyArray &a) { // 如果入參的數組對象的指針地址為空時， // 則也初始化一個空的數組 if(a.m_ptr == NULL) { m_ptr = NULL; m_size = 0; } // 如果入參的數組對象有數據時，則申請一個新的地址， // 最後來複制入參對象數組對象的數據和大小。 else { m_ptr = new int[a.m_size]; memcpy(m_ptr, a.m_ptr, sizeof(int)*a.m_size); m_size = a.m_size; } }
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03 析構函數
析構函數的目的就是釋放數組的資源，程式碼如下：
// 析構函數 MyArray::~MyArray() { // 如果指針地址不為空時，則釋放資源 if(m_ptr) delete [] m_ptr; }
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04 重載賦值 = 運算符函數
重載賦值 = 運算符函數目的就是 = 號左邊對象里存放的數組，大小和內容都和右邊的對象一樣，程式碼如下：
// 重載賦值 = 運算符函數 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裡面的數組是空的 { if(m_ptr) delete [] m_ptr; // 釋放舊數組的資源 m_ptr = NULL; m_size = 0; return *this; } // 如果原有空間足夠大，就不用分配新的空間 if(m_size < a.m_size)用分配新的空間 { if(m_ptr) delete [] m_ptr; // 釋放舊數組的資源 m_ptr = new int[a.m_size]; // 申請新的記憶體地址 } // 拷貝內容 memcpy(m_ptr, a.m_ptr, sizeof(int)*a.m_size); m_size = a.m_size; return *this; }
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05 重載 [] 運算符函數
重載 [] 運算符函數目的就是能通過 [] 運算符來獲取對應下標的數組值，程式碼如下：
// 重載[]運算符函數 int & MyArray::operator[](int i) { return m_ptr[i]; // 返回對應下標的數組值 }
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06 加入元素到數組末尾的函數
push_back 函數的目的就是把一個新的元素，加入到數組的末尾，程式碼如下：
// 在數組尾部添加一個元素 void MyArray::push_back(int v) { if(m_ptr) // 如果數組不為空 { // 重新分配空間 int *tmpPtr = new int[m_size + 1]; // 拷貝原數組內容 memcpy(tmpPtr, m_ptr, sizeof(int)*m_size); delect [] m_ptr; m_ptr = tmpPtr; } else // 如果數組本來就是空的 { m_ptr = new int[1]; } m_ptr[m_size++] = v; //加入新的數組元素 }
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07 獲取數組長度的函數
length 函數就比較簡單了，直接返回成員變數 m_size，就是數組的長度了，程式碼如下：
// 獲取數組長度的函數 int MyArray:;length() { return m_size; }
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再改進下？
push_back 函數還有優化的空間，當前的 push_back 函數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。
那麼優化的思路： 提前分配好一個 n 大小的空間，當數組大小不夠的時候，則才繼續重新分配 2n 大小的空間，以此類推。
我們需要新增兩個成員變數：
int m_cout; // 數組元素的個數 int m_newNum; // 擴容的次數
改進後的 push_back 函數，程式碼如下：
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小結
最後，總體的程式碼如下：
