<四>理解空间配置器allocator, 优化STL 中的Vector
2024-10-20 13:41:14
.在上一节我们实现的 MyVector存在哪些问题?
问题1
现在有Student类
class Student{
public:
Student(){cout<<"构造Student对象"<<endl;}
~Student(){cout<<"析构Student对象"<<endl;}
private:
int age
char NAME[20;]
char *pAddress;
}
MyVector<Student> v1[1000];
我只是希望创建一个能放1000个Student 的Vector,但是开始并不放任何内容,但是发现编译器除分配了1000个student对象的空间,还创建了1000个对象,
在main函数结束后再析构这1000个对象,这就是问题1,这1000个对象并不是我需要的，
原因如下,在MyVector的构造函数中 T * _tep = new T[size](); 这个new除了分配空间,还会调用对象的构造函数完成对象的初始化
换句话说就是 空间的分配和对象的创建联系在了一起,这个非常不合理,我们需要把他分开，我希望是需要帮我开辟空间即可,不希望帮我创建1000个对象
问题2关于析构函数
//析构函数
~MyVector<T>() {
if (Empty() == false) {
delete[]first;
first = nullptr;
last = nullptr;
end = nullptr;
cout << "析构Vector,堆地址"<<first << endl;
}
}
实际情况时，我的vector是可以放1000个student对象的容器,但是实际里面可能暂时只放了100个对象,
而delete[] first，是把整个vector中的1000个student对象都调用析构函数,这也不合理,我们只需要析构有效
数量的对象然后再释放first指针指向的堆内存
问题3 关于添加元素和删除元素
student s1;
student s2;
student s3;
MyVector<student> v1(1000);// 这一句编译器会先分配1000个student对象空间,然后再调用1000次构造函数创建1000个student对象
v1.pushback(s1);
//上面这句话会调用赋值函数,会将s1的内容赋值给已经在堆上的student对象,但实际上我想要的是,只需要将分配好的空间
//给我,我使用拷贝构造,将s1拷贝构造出来一个对象放在你给的空间上，这是个问题
v1.popBack(){
this->last--;
}
//上面的pop最后一个studnet对象,只是将最后一个元素的指针前移动一个student空间大小,并没有去析构这个对象,
//而且这个弹出的student对象里面有一个char *pAddress 指向了外部堆内存资源,这个内存自己没有去释放的话,
//造成了内存泄漏了. 这个也是个问题,所以说我们要去析构这个弹出的student对象但是不用使用 delete 方式 delete 这个对象,为什么呢?
//应为delete 处理调用析构函数完,他还要释放内存空间,但是这个空间属于Vector的,释放掉了这一小块空间,我们后面就无法在使用了，
//**所以一句话就是我们从vector中删除一个对象时，只做析构这个对象而不释放他的内存空间,把对象的析构和内存的释放分开**
以上三个问题使得我们不能采用上一篇文字中的方式写Vector，这就是引入了容器的空间配置器的原因
容器的空间配置器做了4件事
内存开辟/内存释放 对象创建/对象析构
在上一遍的基础上加入空间配置器,代码如下
#include <iostream>
using namespace std;
class student {
public:
student(int _age, char * _pname):
age(_age),
pName(_pname){
}
student(const student & _rvalue) {
this->age = _rvalue.age;
this->pName = new char[20];
strcpy(this->pName, _rvalue.pName);
}
student & operator =(const student & _rvalue) {
if (this == &_rvalue) { return *this; }
delete[]this->pName;
this->pName = nullptr;
this->age = _rvalue.age;
this->pName = new char[20];
strcpy(this->pName, _rvalue.pName);
}
~student() {
delete[] this->pName;
this->pName == nullptr;
cout << "student 析构函数被执行,当前对象地址是" << this << endl;
}
private:
int age;
char *pName;
};
template<typename T>
class MyAllocate {
public:
T * allocate(int size) {
return (T *)malloc(sizeof(T)*size);
}
//根据指定的地址,释放内存空间
void delAllocate(T *p) {
free(p);
}
//在p指针指定的位置,根据指定的对象创建新对象
void construct(T * p, const T & _rValue) {
new (p) T(_rValue);
}
//析构指定对象,但不释放内存空间
void destory(T * p) {
if (p != nullptr) {
p->~T();
}
}
};
template<typename T, typename Allocate=MyAllocate<T>>
class MyVector2 {
public:
//构造函数
MyVector2<T, Allocate>(int size = 10, const Allocate & _allocate = MyAllocate<T>()) : allocator(_allocate) {
first = allocator.allocate(size);
last = first;
end = first + size;
cout << "MyVector2 构造函数,构建数量=" << size <<"堆空间构造起始地址="<<first<<"结束地址=" << endl;
}
//拷贝构造,根据指定的 MyVector2 创建新的MyVector2
MyVector2<T, Allocate>(const MyVector2<T,Allocate> & _rValue) {
//1:根据原MyVector2的Size 申请内存空间
first = allocator.allocate(_rValue.Size());
last = first;
end = first + __rValue.Size();
//2:根据原MyVector2内的对象,在第1步申请的堆内存中构造对象
T *tep = _rValue.first;
while (tep<_rValue.end)
{
allocate.construct(last, *tep)
last++;
tep++;
}
cout << "MyVector2 拷贝构造函数,构建数量" << __rValue.Size() << endl;
}
//赋值函数
MyVector2<T, Allocate> & operator=(const MyVector2<T, Allocate> & _rValue) {
if (this == &_rValue) { return *this;}
//1:先析构目标Vector2中所有的对象
T * tep = first;
while (tep < last) {
allocator.destory(tep);
tep++;
}
//2:释放目标Vector2的内存空间
allocator.delAllocate(first);
//3:根据原MyVector2的size 申请新的内存空间
int rSize = _rValue.Size();
T * _head allocator.allocate(rSize);
first = _head;
last = _head;
end = first + rSize;
//4:根据原MyVector2中的有效的对象在 第3步申请的内存空间上构建对象
T *tep = _rValue.first;
while (tep<_rValue.end)
{
allocator.construct(last, *tep)
last++;
tep++;
}
cout << "MyVector2 赋值函数,构建数量" << rSize << endl;
}
//在已经申请空间的位置 添加值
void pushBack(const T & _addValue) {
if (Full()) {
Expend();//两倍扩容
}
//在指定地址空间 构建对象
allocator.construct(last, _addValue);
cout << "pushBack 元素,内存地址=" << last << endl;
last++;
}
//弹出
void popBack() {
if (Empty()) { return; }
//1:只析构指定位置对象,但不释放空间
allocator.destory(last - 1);
cout << "popBack元素,其内存地址=" << (last - 1) << endl;
//2:移动last指针
last--;
}
//是否为空
bool Empty() { return first == last; }
//是否满
bool Full() { return last == end; }
int Size() { return end - first; }
//容器扩容
void Expend() {
int newSize = this->Size() * 2;//两倍扩容
//1:申请新的空间
T * head = allocator.allocate(newSize);
T * tep_first = head;
T * tep_last = head;
T * tep_end = first + newSize;
cout << "两倍扩容,新的堆内存起始地址=" << head << endl;
//2:将原来有效的对象 赋值到新的堆空间上
T * tep = first;
while (tep < last) {
allocator.construct(tep_first,*tep);
cout << "两倍扩容,赋值对象,原对象地址=" << tep <<"目标对象地址="<<tep_first<< endl;
tep_first++;
tep_last++;
tep++;
}
tep = first;
//3:析构原堆空间上有效的对象
while (tep < last) {
allocator.destory(tep);
cout << "两倍扩容,析构对象,对象地址=" << tep << endl;
tep++;
}
//4:释放堆上的空间
allocator.delAllocate(first);
cout << "两倍扩容,销毁原空间" << first << endl;
first = head;
last = tep_last;
end = first + newSize;
}
void showVectorInfo() {
T * tep = first;
while (tep < last)
{
cout << "打印Vector中有效对象地址=" << tep << endl;
tep++;
}
}
private:
T * first;
T * last;
T * end;
Allocate allocator;
};
int main() {
MyVector2<student, MyAllocate<student>> v(4);
student s1(20, "zs1");
v.pushBack(s1);
student s2(22, "zs2");
v.pushBack(s2);
student s3(23, "zs3");
v.pushBack(s3);
student s4(24, "zs4");
v.pushBack(s4);
v.showVectorInfo();
student s5(25, "zs5");
v.pushBack(s5);
v.showVectorInfo();
system("pause");
return 1;
}
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