DIGITAL
Mit std::vector
haben Sie bereits auf vergangenen Blättern gearbeitet. std::vector
ist ein sehr effektiver Weg, um manuelle Speicherverwaltung mittels new[]
and delete[]
zu umgehen. Generell sollten Sie in allen folgenden Aufgabenblättern std::vector
verwenden, anstatt Speicher für Arrays selbst zu verwalten. Eine vollständige Liste der unterstützten Operationen von std::vector
erhalten Sie auf https://en.cppreference.com/w/cpp/container/vector .
In dieser Aufgabe wollen wir std::vector
teilweise nachimplementieren, um die internen Mechanismen zu verstehen. Es geht hier also explizit darum, den Speicher manuell zu verwalten. Denken Sie bei manueller Speicherverwaltung immer an die rule of three!
Ein std::vector<T>
speichert intern einen Pointer auf ein C-Array vom Typ T
. Der std::vector
ist dabei der "Owner" des C-Arrays, das heißt, dass der std::vector
das Array selbst anlegt und am Ende seiner Lebenszeit das C-Array eigenständig löscht. Sie können C-Arrays eines Typs T
mittels new T[n]
dynamisch allokieren, dabei ist n
die Größe des Arrays. Arrays lassen sich nicht nachträglich vergrößern oder verkleinern. Falls also eine Operation ein größeres C-Array benötigen würde (z.B. push_back
), erzeugen wir ein neues C-Array mit doppelter Länge (oder Länge 8, falls das Array zu Beginn leer war) und kopieren alle Werte vom alten C-Array in das neue C-Array um. Intern müssen wir uns also nicht nur merken, wie groß das C-Array ist ("Kapazität"), sondern auch, wie viele Elemente wir darin gespeichert haben ("Größe"). Achten Sie darauf, das alte C-Array zu löschen, falls Sie es gegen ein neues ersetzen.
Weil wir mit Templates arbeiten, muss vector
vollständig im Header implementiert werden.
Implementieren Sie folgende Funktionen:
vector(size_t initial_size = 0, T initial_value = T())
initial_size
. Alle Werte darin werden mit initial_value
initialisiert.void reserve(size_t new_size)
new_size
bereitstellt. Diese Operation macht vor allem dann Sinn, wenn wir vorher wissen, wie viele Elemente wir später einfügen wollen.size_t size() const
size_t capacity() const
void push_back(const T &val)
void insert(size_t pos, const T &val)
pos
ein. Alle nachfolgenden Elemente werden ohne Datenverlust um eine Position verschoben.T& operator[](size_t pos)
und const T& operator[](size_t pos) const
operator[]
der Aufrufer der Funktion darum kümmern, dass der Index zulässig ist.void clear()
void shrink_to_fit()
vector
).~vector()
vector(const vector<T>& other)
vector
s.vector<T>& operator=(const vector<T>& other)
vector
mit dem von other
.Natürlich dürfen Sie auch Hilfsfunktionen nach eigenem Ermessen hinzufügen, um die Implementierung übersichtlicher zu halten.
#include <iostream>
int main(){
vector<int32_t> myvec;
for(int32_t i = 0; i < 200; i++)
myvec.push_back(i);
// 200
std::cout << myvec.size() << std::endl;
// 256
std::cout << myvec.capacity() << std::endl;
myvec.shrink_to_fit();
// 200
std::cout << myvec.size() << std::endl;
// 200
std::cout << myvec.capacity() << std::endl;
for(size_t i = 0; i < myvec.size(); ++i)
std::cout << myvec[i] << " ";
std::cout << std::endl;
}