STL容器源码剖析 (vector)

STL容器源码剖析 (vector)

STL在日程编程应用非常的广泛,之前看到一篇大牛文章说，用C++开发，尽量用容器类+迭代器来代替数组+指针，因为数组+指针容易越界，或者内存泄露，相反，容器类和+迭代器都有大神将底层封装好，使用安全简单。

vector是有序容器里使用最广泛的容器,基本能够支持任何类型的对象，同时也是一个可以动态增长的数组。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,以下源代码在SGI STL的文件<stl_vector.h>中。

vector容器的数据结构

vector使用两个迭代器来管理连续内存空间，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。还有以迭代器end_of_storage作为可用空间的尾。具体如下，

//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  
    ...
};

vector迭代器

vector容器维护的空间的线性连续的，所以普通指针也可以作为迭代器。如：operator*，operator->，operator++，operator–，operator+，operator-，operator+=，operator-=等操作。

//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> 
{
  
public://vector的内嵌型别定义,是iterator_traits<I>服务的类型
  typedef _Tp value_type;
  typedef value_type* pointer;
  typedef const value_type* const_pointer;
  typedef value_type* iterator;//vector容器的迭代器是普通指针
  typedef const value_type* const_iterator;
  ...

  public://以下定义vector迭代器
  iterator begin() { return _M_start; }//指向已使用空间头的迭代器
  const_iterator begin() const { return _M_start; }
  iterator end() { return _M_finish; }//指向已使用空间尾的迭代器
  const_iterator end() const { return _M_finish; }

  reverse_iterator rbegin()
    { return reverse_iterator(end()); }
  const_reverse_iterator rbegin() const
    { return const_reverse_iterator(end()); }
  reverse_iterator rend()
    { return reverse_iterator(begin()); }
  const_reverse_iterator rend() const
    { return const_reverse_iterator(begin()); }
	...
};

vector的构造函数和析构函数

我们平时定义vector对象是会用到，如 vector vec,vector str(n)等等

 /*以下是vector容器的构造函数***********************
/************************************
***	//默认构造函数***************************
*	explicit vector( const Allocator& alloc = Allocator() );		  *
***	//具有初始值和容器大小的构造函数*******************
*	explicit vector( size_type count,								  *
*              const T& value = T(),                               *
*              const Allocator& alloc = Allocator());              *
*      vector( size_type count,                                    *
*              const T& value,