STL源码剖析——序列容器之vector

前言

    在STL编程中，我们最常用到的就是容器，容器可分为序列容器和关联容器；本文记录的是我们经常使用的序列容器之vector，vector的数据安排和操作方式类似于C++内置数组类型array，唯一的区别就是在于空间的灵活运用。内置数组array是静态空间，一旦分配了内存空间就不能改变，而vector容器可以根据用户数据的变化而不断调整内存空间的大小。

       vector容器有已使用空间和可用空间，已使用空间是指vector容器的大小，可用空间是指vector容器可容纳的最大数据空间capacity。vector容器是占用一段连续线性空间，所以vector容器的迭代器就等价于原生态的指针；vector的实现依赖于内存的配置和内存的初始化，以及迭代器。其中内存的配置是最重要的，因为每当配置内存空间时，可能会发生数据移动，回收旧的内存空间，如果不断地重复这些操作会降低操作效率，所有vector容器在分配内存时，并不是用户数据占多少就分配多少，它会分配一些内存空间留着备用，即是用户可用空间。关于vector类定义可参考《vector库文件》或者《MSDN库的vector类》；以下源代码在SGI STL的文件<stl_vector.h>中。

vector容器

vector容器的数据结构

       vector容器采用的是线性连续空间的数据结构，使用两个迭代器来管理这片连续内存空间，这两个迭代器分别是指向目前使用空间的头start和指向目前使用空间的尾finish，两个迭代器的范围[start,finish)表示容器的大小size()。由于为了提高容器的访问效率，为用户分配内存空间时，会分配多余的备用空间，即容器的容量，以迭代器end_of_storage作为可用空间的尾，则容器的容量capacity()为[start,end_of_storage)范围的线性连续空间。

//Alloc是SGI STL的空间配置器，默认是第二级配置器
template <class _Tp, class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
class vector : protected _Vector_base<_Tp, _Alloc> 
{
       ...
protected:
  _Tp* _M_start;//表示目前使用空间的头
  _Tp* _M_finish;//表示目前使用空间的尾
  _Tp* _M_end_of_storage;//表示目前可用空间的尾  
    ...
};

    下面给出 vector 的数据结构图：