c++ vector的底层实现

最新推荐文章于 2025-10-15 00:05:13 发布

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本文深入探讨了C++标准库中的Vector容器底层实现原理，重点讲解了resize函数的作用及其实现方式，即通过重新分配内存并复制原有数据来扩大容量，避免了在原数组后直接增加空间的误区。此外，还提供了一个简单的Vector类实现示例。

最近看面经，很多公司都很喜欢问c++vector底层是怎么实现的。记录一下，想大致自己写个vector估计会印象深刻一点吧！

简单来说就是，每个动态数组都分配有一定容量，当存储的数据达到容量的上限的时候，就重新分配内存。

我觉得最重要的就是resize这个函数：

    void resize(int st)
    {
        //重新分配空间，在堆区新开辟内存，然后将以前数组的值赋给他，删除以前的数组
        int *newData = new int[st];
        for (int i = 0; i < _size; i++)
        {
            newData[i] = data[i];
        }
        delete[] data;
        data = newData;
        capacity = st;
    }

以前一直以为在原来数组开辟的空间后面再增加，结果怎么想都没想明白。因为一般来说后面的内存已经被占用了，在后面增加是不可能的。结果是重新开辟了一个数组，把之前的值放到复制到新开辟的数组中来。

整个程序如下：

#ifndef MYVECTOR_H
#define MYVECTOR_H
class MyVector
{
private:
    int *data;    //实际存储数据的数组
    int capacity; //容量
    int _size;
    void resize(int st)
    {
        //重新分配空间，在堆区新开辟内存，然后将以前数组的值赋给他，删除以前的数组
        int *newData = new int[st];
        for (int i = 0; i < _size; i++)
        {
            newData[i] = data[i];
        }
        delete[] data;
        data = newData;
        capacity = st;
    }

public:
    // 构造函数
    MyVector()
    {
        data = new int[10];
        capacity = 10;
        _size = 0;
    }
    ~MyVector()
    {
        delete[] data;
    }
    MyVector(int st)
    {
        data = new int[st * 2]; //初始化的时候 容量分配为2倍size，实际vector不知是不是这样做的
        capacity = st * 2;
        _size = st;
    }
    void push_back(int e)
    {
        //如果 当前容量已经不够了， 重新分配内存， 均摊复杂度O(1)
        if (_size == capacity)
        {
            resize(2 * capacity);
        }
        data[_size++] = e;
    }
    int pop_back()
    {
        int temp = data[_size];
        _size--;
        //如果 容量有多余的，释放掉
        if (_size == capacity / 4)
        {
            resize(capacity / 2);
        }
        return temp;
    }
    int size()
    {
        return _size;
    }
    //重载[]操作
    int &operator[](int i)
    {
        return data[i];
    }
};
#endif

测试程序：使用插入排序来测试

#include <iostream>
#include "MyVector.h"

using namespace std;
void insertSort(MyVector &nums)
{
    for (int i = 1; i < nums.size(); i++)
    {
        for (int j = i; j > 0; j--)
        {
            if (nums[j] >= nums[j - 1])
                break;
            swap(nums[j], nums[j - 1]);
        }
    }
}
void printV(MyVector &nums)
{
    for (int i = 0; i < nums.size(); i++)
    {
        cout << nums[i] << " ";
    }
    cout << endl;
}
int main()
{
    int size = 30;
    // MyVector nums(size);
    // for (int i = 0; i < size; i++)
    // {
    //     nums[i] = rand() % size;
    // }
    MyVector nums;
    for (int i = 0; i < size; i++)
    {
        nums.push_back(rand() % size);
    }
    printV(nums);
    insertSort(nums);
    printV(nums);
    return 0;
}