Как писать расширение класса std::vector

1️⃣ Как кратко ответить

Расширение класса std::vector в C++ можно осуществить с помощью шаблонов, наследования или композиции. Однако, наследование от std::vector не рекомендуется из-за отсутствия виртуальных деструкторов и потенциальных проблем с полиморфизмом. Вместо этого, используйте композицию: создайте класс, который содержит std::vector как член, и добавьте необходимые методы.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Расширение функциональности стандартного контейнера std::vector может быть полезно, когда требуется добавить специфические методы или изменить поведение существующих. В C++ это можно сделать несколькими способами, но каждый из них имеет свои особенности и ограничения.

Наследование

Хотя наследование — это один из способов расширения функциональности классов, наследование от std::vector не рекомендуется. Причина в том, что std::vector не имеет виртуальных деструкторов, что может привести к неопределенному поведению при удалении объектов через указатели на базовый класс. Кроме того, std::vector не предназначен для полиморфного использования.

Композиция

Наиболее безопасный и рекомендуемый способ расширения std::vector — это использование композиции. Это означает, что вы создаете новый класс, который содержит std::vector как член, и добавляете к нему новые методы или изменяете существующие.

Пример кода

#include <vector>
#include <iostream>
​
// Класс, расширяющий функциональность std::vector
template <typename T>
class MyVector {
private:
    std::vector<T> data; // Внутренний контейнер std::vector
​
public:
    // Метод для добавления элемента
    void addElement(const T& element) {
        data.push_back(element);
    }
​
    // Метод для получения элемента по индексу
    T getElement(size_t index) const {
        if (index < data.size()) {
            return data[index];
        }
        throw std::out_of_range("Index out of range");
    }
​
    // Метод для получения размера вектора
    size_t size() const {
        return data.size();
    }
​
    // Метод для вывода всех элементов
    void printElements() const {
        for (const auto& element : data) {
            std::cout << element << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }
};
​
int main() {
    MyVector<int> myVec;
    myVec.addElement(1);
    myVec.addElement(2);
    myVec.addElement(3);
​
    myVec.printElements(); // Вывод: 1 2 3
​
    std::cout << "Element at index 1: " << myVec.getElement(1) << std::endl; // Вывод: 2
​
    return 0;
}

Объяснение кода

• MyVector — это шаблонный класс, который содержит std::vector как приватный член data. Это позволяет использовать все преимущества std::vector, добавляя при этом новые методы.
• addElement — метод для добавления элемента в конец вектора. Он использует метод push_back внутреннего std::vector.
• getElement — метод для получения элемента по индексу. Он проверяет, что индекс находится в пределах допустимого диапазона, и выбрасывает исключение std::out_of_range, если это не так.
• size — метод, возвращающий количество элементов в векторе.
• printElements — метод для вывода всех элементов вектора на экран.
• В main создается объект MyVector, в который добавляются элементы, и демонстрируется работа методов.

Использование композиции позволяет безопасно расширять функциональность std::vector, избегая проблем, связанных с наследованием.