一个动态数组的例子C++

C/C++ 规定，数组一旦定义后，它的长度就不能改变了；换句话说，数组容量不能动态地增大或者减小。这样的数组称为静态数组（Static
array）。静态数组有时候会给编码代码不便，我们可以通过自定义的 Array 类来实现动态数组（Dynamic
array）。所谓动态数组，是指数组容量能够在使用的过程中随时增大或减小。

下面这段代码虽然有点长，但它是一个典型的使用异常的场景，请大家耐心阅读。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;

//自定义的异常类型
class OutOfRange{
public:
OutOfRange(): m_flag(1){ };
OutOfRange(int len, int index): m_len(len), m_index(index), m_flag(2){ }
public:
void what() const;  //获取具体的错误信息
private:
int m_flag;  //不同的flag表示不同的错误
int m_len;  //当前数组的长度
int m_index;  //当前使用的数组下标
};

void OutOfRange::what() const {
if(m_flag == 1){
cout<<"Error: empty array, no elements to pop."<<endl;
}else if(m_flag == 2){
cout<<"Error: out of range( array length "<<m_len<<", access index "<<m_index<<" )"<<endl;
}else{
cout<<"Unknown exception."<<endl;
}
}

//实现动态数组
class Array{
public:
Array();
~Array(){ free(m_p); };
public:
int operator[](int i) const;  //获取数组元素
int push(int ele);  //在末尾插入数组元素
int pop();  //在末尾删除数组元素
int length() const{ return m_len; };  //获取数组长度
private:
int m_len;  //数组长度
int m_capacity;  //当前的内存能容纳多少个元素
int *m_p;  //内存指针
private:
static const int m_stepSize = 50;  //每次扩容的步长
};

Array::Array(){
m_p = (int*)malloc( sizeof(int) * m_stepSize );
m_capacity = m_stepSize;
m_len = 0;
}
int Array::operator[](int index) const {
if( index<0 || index>=m_len ){  //判断是否越界
throw OutOfRange(m_len, index);  //抛出异常（创建一个匿名对象）
}

return *(m_p + index);
}
int Array::push(int ele){
if(m_len >= m_capacity){  //如果容量不足就扩容
m_capacity += m_stepSize;
m_p = (int*)realloc( m_p, sizeof(int) * m_capacity );  //扩容
}

*(m_p + m_len) = ele;
m_len++;
return m_len-1;
}
int Array::pop(){
if(m_len == 0){
throw OutOfRange();  //抛出异常（创建一个匿名对象）
}

m_len--;
return *(m_p + m_len);
}

//打印数组元素
void printArray(Array &arr){
int len = arr.length();

//判断数组是否为空
if(len == 0){
cout<<"Empty array! No elements to print."<<endl;
return;
}

for(int i=0; i<len; i++){
if(i == len-1){
cout<<arr[i]<<endl;
}else{
cout<<arr[i]<<", ";
}
}
}

int main(){
Array nums;
//向数组中添加十个元素
for(int i=0; i<10; i++){
nums.push(i);
}
printArray(nums);

//尝试访问第20个元素
try{
cout<<nums[20]<<endl;
}catch(OutOfRange &e){
e.what();
}

//尝试弹出20个元素
try{
for(int i=0; i<20; i++){
nums.pop();
}
}catch(OutOfRange &e){
e.what();
}

printArray(nums);

return 0;
}

运行结果：

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

Error: out of range( array length 10, access index 20 )

Error: empty array, no elements to pop.

Empty array! No elements to print.

Array
类实现了动态数组，它的主要思路是：在创建对象时预先分配出一定长度的内存（通过 malloc() 分配），内存不够用时就再扩展内存（通过 realloc() 重新分配）。Array 数组只能在尾部一个一个地插入（通过 push() 插入）或删除（通过 pop() 删除）元素。

我们通过重载过的

[
]

运算符来访问数组元素，如果下标过小或过大，就会抛出异常（第53行代码）；在抛出异常的同时，我们还记录了当前数组的长度和要访问的下标。