STL源码剖析-vector
STL(Standard Template Library)
我们使用库函数非常方便,且非常高效(相对于自己实现来说)。那如此好用的模板库它的内里是什么样的?它背着我们施展了什么“魔法”呢?我决定一探究竟,相信你也是一样。我会选用部分重要代码做分析,用来提升自己,希望后来的你在我的拙见中也能有自己的收获。
vector
数据存储方式:线性存储(一块连续内存),类似array。
相比于内置数组(不是array哦)的优势:动态扩容。(其实也不算什么优势,数组也完全可以做,只不过它把扩容过程高效安全地封装了起来。)
相比于array,优势就更大了,array的容量开始就是定死了的,无法扩容。
使用方法
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std; // unique_ptr::get vs unique_ptr::release
int main()
{
//初始化
vector<int> vec;//声明,未初始化
vector<int> vec1(, );//2个5
vector<int> vec2 = { , , , , };//直接初始化
//读取元素
cout << "第2个元素: " << vec2[] << endl;
cout << "首元素: " << vec2.front() << endl;
cout << "尾元素: " << vec2.back() << endl;
//插入元素
vec1.insert(vec1.begin(), );//para1-插入位置,要迭代器即指针,para2-插入内容
vec2.push_back();//尾部插入
vec2.pop_back();//删除尾部,类似于stack,所以有时候也可以把vector当stack用
//删除元素
vec2.erase(vec2.end()-);//参数也是迭代器类型,所以使用insert和erase时,最好用iterator来遍历
//排序
sort(vec2.begin(), vec2.end());//给出首位指针
sort(vec2.begin(), vec2.begin()+);//甚至这样也可以,因为iterator本身就是类型指针 //遍历--下标索引访问
cout << "vec1 : " ;
for (int i = ; i < vec1.size(); ++i)
{
cout << vec1[i] << " ";
} //遍历--迭代器指针访问
cout << "\nvec2 : ";
vector<int>::iterator it;
for (it=vec2.begin(); it != vec2.end(); ++it)
{
cout << *it << " ";
}
41 //使用指针遍历vector
auto vec = new vector<int>(10, 8);
for(int i=0; i<vec->size(); i++)
cout << (*vec)[i] << " ";
return ;
}
好了,基本的用法就是这样。
底层是怎么实现的呢?
在STL源码中,vector类维护有三个迭代器(三个类型指针)start, finish, end_of_storage, 分别代表头, 尾(实际使用的), vector 存储尾部(占用的,通常大于实际使用)。
当我们vector<TYPE>::iterator it;时,it就是TYPE* 类型指针,上述三个迭代器也是如此。
库函数的实现呢?
我们可以看出,通过上述的三个指针,几乎所有的操作都可以进行了。值得一提的是vector重载了[ ],可以方便存取值。
需要注意的是,当我们访问尾元素时,迭代器可不是*.end(),而是*.end()-1。
那么我们再来探讨一下,有意思的东西。
插入元素时,预设的end_of_storage不够怎么办?怎么进行扩容。
再看源码!
整个的流程是:
1.先申请两倍内存,判断够不够,够进入2;否则,分配需要的大小;
2.拷贝要插入点之前的内容
3.构造插入元素顺次添加到后面
4.接着把之前插入点后面的内容拷贝到新的空间中
5.释放原来空间
来看一下GCC的vector扩容过程,大概是,不够就扩充为原来2倍,扩充为原来2倍还不够,则扩充至需要大小。
int main()
{
vector<int> vec;
for(int i=; i<; i++)
{
cout << "vector size= " << vec.size() << endl;
cout << "vector capacity= " << vec.capacity() << endl;
//cout << "vector max_size= " << vec.max_size() << endl;
vec.push_back(i);
}
cout << "最后一次, 插入100个元素 " << endl;
vec.insert(vec.begin(), , );
cout << "vector size= " << vec.size() << endl;
cout << "vector capacity= " << vec.capacity() << endl;
//cout << "vector max_size= " << vec.max_size() << endl; return ;
}
但是,vector最大空间是固定的。
我用同一段代码测试vector的最大空间 ,这里有一个疑问,要是超过额定最大空间又会怎么样?最后有尝试。
int main()
{
vector<int> vec;
for(int i=; i<; i++)
{
cout << "Max_size = " << vec.max_size() << endl;
cout << "size = " << vec.size() << endl;
vec.push_back(i);
cout << "插入 " << i << endl;
}
return ;
}
(1)GCC 1019
(2)MSVC 109
超出上述max_size后,被系统拒绝insert了,我想那是它的极限了,不能突破。
至此,我们对STL vector的实现就差不多了解了,出去侃侃也足够了。
代码来自《STL源码解析》,源码迸发着光辉!
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