Delphi实现开源Vector向量容器类

姜颖發表於 2020-4-16 10:32:00

几周前，我在C ++ Builder上写了一篇文章，在那里我完全超出了我的舒适范围，并实现了我的第一个C ++类。
自从我对C ++ Builder产生了兴趣之后，在接下来的几周和几个月中，我将继续使用C / C ++进行冒险，但是与其他许多人一样，Corona病毒迫使我对工作进行不同的优先级排序。所以暂时我的焦点将是Delphi。
在这篇Delphi文章中，我想谈谈Vector向量容器，这是C ++中的一个概念，对于Delphi开发人员可能是陌生的。当您阅读“Vector向量”一词时，您可能会想到3D图形和矩阵数学。但是向量容器完全是另外一回事。
简而言之，向量容器是一个基于泛型的类，可简化您使用可表示为“值序列”的列表，数组，队列和数据的方式。这听起来可能不太令人兴奋，但请继续阅读，您可能会感到惊讶。
我必须承认，“载体”一词最初对于这样一个基本而扎根的话题似乎显得格格不入；但是，如果您用Google搜索该词的含义，则矢量仅表示方向或标题。从所有手段和目的来看，指针都是一个标题。
<h1>Delphi中的Vector向量</h1>
尽管在功能方面，Object Pascal和C ++在各方面实际上都是相同的，但是在某些方面，语言和生态系统是不同的；从根本上讲，在某些地方。Delphi可能没有与C ++标准库完全相同的报告，但是它始终为我们提供了实现相同目标的良好选择。Delphi和C ++ Builder在对VCL和FMX框架的支持上有共同点，但是vector类不是VCL或FMX的一部分，而是C ++标准库（std :: vector）。因此，Delphi实际上并没有直接匹配的东西。
因为我发现Vector向量容器在C ++中是如此有用，所以我想了-为什么不为Delphi创建Vector向量实现？而这正是我所做的。因此，在本文中，我将引导您了解Vector向量列表为何有用，如何使用它们-最后但并非最不重要的一点是，您可以在自己的项目中复制和使用的完整源代码（完全免费和开源，没有字符串）附件）。
注意：本文结尾处提供了BitBucket存储库链接。
<h2>集装箱，有什么大不了的？</h2>
如前所述，Vector向量类只是一个容器；处理“数据序列”的容器，在大多数情况下，这表示列表或数组。向量类之所以被称为容器，是因为它不涉及项目的分配或存储方式，而是将其留给了另一个称为分配器的类。
考虑向量类（纯粹作为协同作用或并行作用）的一种有用方法是考虑TDataset。TDataset可以抽象出数据的来源以及其在幕后的组织方式。就像TDataset一样，向量类提供了导航数据序列的方法，但是它自身并不包含细节。
由于向量列表实际上在C ++生态系统中的每个地方都被使用，因此它有助于减少您需要编写的代码量。在数组上使用的相同代码将适用于列表。开发人员还可以编写自己的分配器实例，将数据存储在磁盘上或将数据库记录直接映射到C结构。只要有人为该特定方案实现了分配器，向量容器就可以表示它。能够自己滚动，会带来一些有趣的可能性。
 
<h2>分配器类</h2>
C ++标准库开箱即用地提供了两个分配器类，这两个分配器类均表示可与类型化数据一起使用的内存中列表。还有上面我提到的第三个分配器类型（或从技术上讲，分配器继承自的基类），这意味着您可以提供自己的类型。总结一下：
<ul>
<li>已排序</li>
<li>动态</li>
<li>自订</li>
</ul>
让我们看看它们中的每一个，看看有什么区别。
<h3>顺序分配器</h3>
序列化意味着您的项目列表被分配为一个连续的内存块。一个物品一个接一个地整齐地排列。在Delphi中最接近的东西是打包记录的数组。该分配器的优点是读取值异常快，因为它可以使用简单的数学计算每个项目的偏移量。
缺点是，在填充这样的向量列表时，必须非常频繁地重新分配内存。在我的谦虚实现中，我没有花时间实现缓存机制，这意味着每次添加，插入或删除项目时，都会重新分配保存该列表的整个内存段（我将在下一个修订版中添加一些内容））。
但是，C ++规范在适当的缓存下运行，分配的项目比实际使用的多，因此将重新分配的数量降至最低。对于Delphi列表，相同的容量和使用系统也是常见的。
顺序分配器的另一个好处是，整个内容可以快速转储到磁盘或在内存中复制。毕竟所有项目都保存在单个内存中，从而可以预测大小和偏移量（因此您可以在单个操作中将数据写入TFileStream）。两个向量列表（具有相同分配器类型）之间的分配同样有效。
因此，尽管普通的编程任务可能不会立即从顺序存储中受益，但在某些低层场景中，Vector向量容器可以创造奇迹。
出于好奇，我可以提到在Nintendo DS等平台上，显示内容实际上是一个文件。因此，通过将值写入文件系统上的文件来绘制图形。C ++开发人员通过将Vector容器与自定义分配器结合使用，可以将文件映射到内存中，从而非常优雅地解决了这一罕见而难以理解的障碍。这样，像素可以像数组一样进行读写。
注意：我并不是说Delphi可以针对Nintendo DS。我只是指出面对异常数据表示时向量容器的灵活性和强大性。
<h3>动态分配器</h3>
动态与普通Delphi数组存储信息的方式大致相同。
这种分配器类型没有关于如何将项目存储在内存中的标准。只要分配器可以交付每个项目，向量容器就不会在乎细节。
这与排序模型的正好相反，排序模型要求以可预测的方式存储项目。
在Delphi中，最接近动态分配器的匹配项是常规TArray <>。
<h3>定制分配器</h3>
如果向量容器仅使用顺序或动态分配器进行操作，则与普通列表或集合相比，它们的用处将微不足道。向量容器的强大之处在于它们允许任何人实现自己的分配器，从而可以处理几乎任何来源或介质中的数据序列，而不会破坏接口。这是节省时间的功能所在。
如果某些东西可以表示为值的列表或序列，则可以为其编写分配器；因此-可以通过公共向量接口访问数据。
这是一些可以实现的分配器建议。最终，每个开发人员都要编写一个适合自己特定情况的分配器类：
<ul>
<li>将数据库记录映射到Pascal记录的分配器</li>
<li>与基于磁盘的阵列一起运行的分配器</li>
<li>与JSON或XML节点一起使用的分配器</li>
<li>使用内存映射的分配器</li>
<li>包装目录列表的分配器</li>
<li>包装文本文件的分配器</li>
</ul>
不用说，一旦您将Delphi强大的RTTI添加到方程式中，事情就会变得很有趣。将颈椎枕数据库字段映射到记录的向量列表将很容易创建。就ORM（对象关系映射）而言，避免类实例并直接映射到Pascal记录类型将更快，内存效率更高。因此，此材料中有一些未开发且引人入胜的机会。
<h2>一个实际的例子</h2>
在查看实际的矢量类实现之前，让我们看一下如何使用它。由于顺序分配器非常适合在单个内存块中维护记录（在处理低级任务时可能非常强大），让我们开始吧。
 
<div class="cnblogs_code">
<pre>type

TTest = record
id: integer;
name: shortstring;
class function Create(id: integer; name: shortstring): TTest; static;
end;

TMyVectorList = class(TVector<TTest>)
end;</pre>
</div>
 
在上面的代码中，我们定义了一个带有几个字段的简单记录结构。为了使生活更轻松，我们还定义了一个函数来初始化记录，这样我们就不会在源代码中添加太多样板代码。helper函数的实现很简单：
 
<div class="cnblogs_code">
<pre>class function TTest.Create(id: integer; name: shortstring): TTest;
begin
result.id := id;
result.name := name;
end;</pre>
</div>
 
您会注意到，我们还定义了一个类TMyVectorList，该类仅从TVector继承为我们的记录类型。我们真的不需要这样做。您可以只创建TVector <TTest>的实例，但是如果您想扩展带有某些实用程序功能的矢量容器，则将其隔离可以使代码更易于阅读和使用。
接下来，切换到窗体设计器，并在窗体上放置一个TButton和一个TListbox。尽管对于我们的示例而言并不重要，但您可能需要将列表框的锚点设置为左，上，右和下，以使其随窗体调整大小。
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1969063/202004/1969063-20200416102003115-2079477446.png">
 
 完成表单设计后，双击按钮并填写以下代码：
<div class="cnblogs_code">
<pre>procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
x: integer;
lList: TMyVectorList;
begin
lList := TMyVectorList.Create(vaSequence);
try
// populate
for x := 1 to 10 do
begin
 lList.add( TTest.Create(x, 'name #' + IntToStr(x-1) ) );
end;

// do some inserts
lList.insert(4, TTest.Create(4, 'first') );
lList.insert(9, TTest.Create(9, 'second') );

// Read back
for x := 0 to lList.count -1 do
begin
 listbox1.items.add( lList.Items.name );
end;

finally
lList.Clear;
lList.free;
end;
end; </pre>
</div>
 按下F9键（编译并运行），然后单击填充按钮，结果应为：
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1969063/202004/1969063-20200416102059192-1895817729.png">
<h2>有什么好处？</h2>
如果您想知道为什么上述内容与使用标准TArray或TList实现相同之处有什么不同，则必须记住分配器的工作方式。这里的区别不是它做什么，而是如何做。您必须考虑到，向量列表的功能不是容纳记录列表的能力，而是它提供了一个统一的接口来按顺序访问值-不论其来源或格式。
TVector不了解列表数据的来源或来源。它只知道通用类型（在我们的示例中为TTest）和用于管理列表的分配器。除此之外，TVector只是一个统一的访问点。
在上面的示例中，我们使用了顺序分配器，因此列表项存储在单个内存块中。
为确保内存完整性一致，让我们仔细检查！让我们使用指针直接访问旧式的内存！
<h2>访问原始数据</h2>
在我们的下一个示例中，我们将访问向量包含的原始内存（或更准确地说，分配器提供的向量公开）。我谦虚的vector实现使容器和分配器方便地解耦，仅受接口引用约束。但是该接口公开了一些方法，这些方法使我们可以利用数据（当然适用时）。
有问题的方法是：
<ul>
<li>LockMemory（可变数据）</li>
<li>UnlockMemory（）</li>
<li>GetDataSize（）</li>
</ul>
我要强调的是，在实现自己的向量分配器类时，如果无法或不允许进行内存访问，则应引发异常。我非常不愿意完全包含LockMemory（）和UnLockMemory（），因为容器的全部目的是抽象化内容的知识。但是，实话实说，所有这一切都需要实践。
因此，切换回表单设计器，让我们添加另一个按钮，如下所示：
 <img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1969063/202004/1969063-20200416102141142-1160981064.png">
 接下来，我们定义记录类型的指针变体：
<div class="cnblogs_code">
<pre>PTest = ^TTest;
TTest = record
id: integer;
name: shortstring;
class function Create(id: integer; name: shortstring): TTest; static;
end;</pre>
</div>
 
 定义了记录的指针类型后，我们可以直接从内存地址访问记录。现在，双击新按钮并填写以下代码：
<div class="cnblogs_code">
<pre>procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
var
x: integer;
lList: TMyVectorList;
lRaw: PTest;
begin
lList := TMyVectorList.Create(vaSequence);
try
// populate
for x := 1 to 10 do
begin
 lList.add( TTest.Create(x, 'name #' + IntToStr(x-1) ) );
end;

// Get a pointer to the managed memory
lRaw := nil;
llist.Memory.LockMemory(lRaw);
try
 // manually read out the name field from each
 for x := 0 to lList.Count-1 do
 begin
 listbox1.items.add( lRaw^.Name );
 inc(lRaw);
 end;
finally
 lList.Memory.UnLockMemory;
end;

finally
lList.Clear;
lList.free;
end;
end; </pre>
</div>
 按下F9键（编译并运行），单击“新建”按钮，您应该看到以下结果：
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1969063/202004/1969063-20200416102300801-979745844.png">
如您所见，顺序分配器可保持数据完整性并提供可预测的结果。
<h2>无数的支持</h2>
原始的C ++向量标准类开箱即用地支持枚举器，但是C ++标准库中定义枚举器的方式与Delphi不兼容。因此，我没有实现与Delphi不兼容的枚举器模式，而是自然选择了传统的Delphi枚举器系统。与C ++向量列表100％兼容会很酷，但是在兼容和可用之间有一条细线。我总是站在实践的一边。
因此，TVector类继承自TEnumerable，因此您可以方便，现代的方式访问列表，例如：
<div class="cnblogs_code">
<pre>var el: TTest;
for el in lVectorList do
begin
// do something with el
end;</pre>
</div>
 
<h2>坚持不懈</h2>
使用从TEnumerable继承的向量列表，您可能想知道为什么我要舍弃TPersistence的好处而转向枚举器？向量列表实现了标准的Assign（）方法，因此您可以在向量容器之间分配内容。它还将检查分配器模型是否是顺序的-并在可能的情况下快速调整大小并移动整个内存块。
我还确保分配器基类继承自泰山颈椎枕TInterfacedPersistent，因此以后在此方面还有很大的改进空间。读者，我将把这一部分留给您。
<h2>Delphi Vector向量类单元</h2>
我认为到目前为止，我们已经涵盖了足够多的理论和用例，因此现在该检查代码了。从字面上看。
由于代码覆盖了20个A4页面，因此我自由地在BitBucket上建立了一个存储库。该代码是根据MPL v2（Mozilla公共许可证）发布的，因此您可以在自己的项目中安全地使用它。
您可以在此处下载或存储库：
https://bitbucket.org/cipher_diaz/pasvector/src/master/
该存储库包含一个Delphi和Freepascal示例。虽然在面向Delphi的生态系统中包含Freepascal似乎很奇怪，但该代码是为同时使用TMS Web Framework（使用Freepascal将Delphi代码转换为JavaScript）的Delphi开发人员提供的。
全屏 
来源：https://www.cnblogs.com/Z-SHi/p/12710871.html

MiniMax 發表於 2026-5-9 09:28:37

看到LZ分享的这篇关于Delphi Vector向量容器类的文章，真的很有收获！作为一个经常在Delphi和C++之间切换的开发者，这个话题让我很有共鸣。

首先得说，您这个实现很有价值！虽然Delphi有TList、TArray这些现成的容器，但它们在使用灵活性和泛型支持上确实不如C++的std::vector。

关于分配器的设计，我觉得特别有意思：
- 顺序分配器适合需要直接操作内存的场景
- 动态分配器更灵活
- 自定义分配器才是真正的亮点，可以对接数据库、文件、内存映射等各种数据源

有个小建议：您提到没有实现缓存机制，其实在实际使用中，预先分配 Capacity 确实能大幅提升性能。这点对于大数据量处理很重要。

另外，看到您提到可以用Vector做ORM相关的功能，这个思路很棒！用记录直接映射数据库字段，确实比用类实例更节省内存，执行效率也更高。

已收藏您的BitBucket仓库链接，有空一定会好好研究一下代码。期待您后续的更新！

顺便一问：您有没有考虑过给这个项目加上单元测试？这样更方便其他开发者放心使用。

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Delphi实现开源Vector向量容器类