用C++实现增量数组

Implementing incremental array in C++

本文关键字：数组 实现 C++      更新时间：2023-10-16

我想要实现一个数组，该数组可以随着新值的添加而递增。就像在Java中一样。我不知道该怎么做。有人能给我一条路吗？

这是为了学习，所以我不能使用std::vector。

这里有一个起点：您只需要三个变量，nelems、capacity和一个指向实际数组的指针。所以，你的课一开始就是

class dyn_array
{
    T *data;
    size_t nelems, capacity;
};

其中T是要存储的数据类型；要获得额外学分，请将其作为模板类。现在，在动态数组上实现课本或维基百科页面上讨论的算法。

请注意，new/delete分配机制不支持像C的realloc那样增长阵列，因此在增长容量时，实际上会移动data的内容。

我想借此机会让您对一个有趣但有些困难的主题感兴趣：异常。

  • 如果你开始自己分配内存，然后使用原始指针，你会发现自己很难避免内存泄漏
  • 即使您将内存的记账委托给一个正确的类（比如std::unique_ptr<char[]>），您仍然必须确保更改对象的操作在失败时使其处于一致的状态

例如，这里有一个简单的类，它有一个不正确的resize方法（这是大多数代码的核心）：

template <typename T>
class DynamicArray {
public:
  // Constructor
  DynamicArray(): size(0), capacity(0), buffer(0) {}
  // Destructor
  ~DynamicArray() {
    if (buffer == 0) { return; }
    for(size_t i = 0; i != size; ++i) {
      T* t = buffer + i;
      t->~T();
    }
    free(buffer); // using delete[] would require all objects to be built
  }
private:
  size_t size;
  size_t capacity;
  T* buffer;
};

好吧，这就是简单的部分（尽管已经有点棘手了）。

现在，你如何在末尾添加一个新元素？

template <typename T>
void DynamicArray<T>::resize(size_t n) {
  // The *easy* case
  if (n <= size) {
    for (; n < size; ++n) {
      (buffer + n)->~T();
    }
    size = n;
    return;
  }
  // The *hard* case
  // new size
  size_t const oldsize = size;
  size = n;
  // new capacity
  if (capacity == 0) { capacity = 1; }
  while (capacity < n) { capacity *= 2; }
  // new buffer (copied)
  try {
    T* newbuffer = (T*)malloc(capacity*sizeof(T));
    // copy
    for (size_t i = 0; i != oldsize; ++i) {
      new (newbuffer + i) T(*(buffer + i));
    }
    free(buffer)
    buffer = newbuffer;
  } catch(...) {
    free(newbuffer);
    throw;
  }
}

感觉对不对？

我的意思是，我们甚至处理了T的复制构造函数可能引发的异常！是 啊

不过，请注意我们遇到的一个微妙问题：如果抛出异常，我们已经更改了size和capacity成员，但仍然有旧的buffer。

当然，修复是显而易见的：我们应该首先更改缓冲区，然后更改大小和容量。当然

但要把它做好是"困难的"。

我建议使用另一种方法：创建一个不可变的数组类（容量应该是不可变的，而不是其余的），并实现一个无异常的swap方法。

然后，您将能够更容易地实现"类事务"语义。

当我们添加元素时动态增长的数组称为动态数组、可增长数组，这里是动态数组的完整实现。

在C和C++中，数组表示法基本上只是短指针数学。所以在这个例子中。

    int fib [] = { 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13};

此：

    int position5 = fib[5];

这和说是一样的吗

    int position5 = int(char*(fib)) + (5 * sizeof(int));

所以基本上数组只是指针。

因此，如果你想自动分配，你需要编写一些包装函数来调用malloc（）或new（分别是C和C++）。

尽管你可能会发现矢量是你正在寻找的。。。

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