【C++干货铺】解密vector底层逻辑

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vector介绍

vector的使用

vector的定义和使用

vector的空间增长问题

vector的增删查改

解密vector及模拟实现

成员变量

成员函数

构造函数

拷贝构造函数

operator =

析构函数

reserve

push_back

erase

resize

insert

operator [ ]

迭代器

size

capacity

vector介绍

1. vector是表示可变大小数组的序列容器。
2. 就像数组一样，vector也采用的连续存储空间来存储元素。也就是意味着可以采用下标对vector的元素进行访问，和数组一样高效。但是又不像数组，它的大小是可以动态改变的，而且它的大小会被容器自动处理。
3. 本质讲，vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候，这个数组需要被重新分配大小为了增加存储空间。其做法是，分配一个新的数组，然后将全部元素移到这个数组。就时间而言，这是一个相对代价高的任务，因为每当一个新的元素加入到容器的时候，vector并不会每次都重新分配大小。
4. vector分配空间策略：vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，因为存储空间比实际需要的存储空间更大。不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和重新分配。但是无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入一个元素的时候是在常数时间的复杂度完的。
5. 因此，vector占用了更多的存储空间，为了获得管理存储空间的能力，并且以一种有效的方式动态增长。
6. 与其它动态序列容器相比（deque, list and forward_list）， vector在访问元素的时候更加高效，在末尾添加和删除元素相对高效。对于其它不在末尾的删除和插入操作，效率更低。比起list和forward_list统一的迭代器和引用更好。

vector的使用

vector的使用和string差不多，有很多的接口供我们函数调用。这些函数的功能包括增、删、查、改等。

vector的定义和使用

接口函数名称	接口函数功能
vector()	无参构造
vector(size_type n,const value_type&val=value_type())	构造并初始化n个val
vector（const vector& x)	拷贝构造
vector (InputIterator first, InputIterator last)	使用迭代器进行初始化构造
begin+end	使用迭代器对实例化的对象进行读取
operator[ ]	使用数组的方式对实例化的对象读取
范围for	使用范围for的方式对实例化的对象读取

	vector <int> v1;
	vector <int> v2(10, 1);
	for (size_t i = 0; i < v2.size(); i++)
	{
		cout << v2[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	vector<int>::iterator it = v2.begin();
	while (it != v2.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
	string s1("hello world");
	vector<char> v3(s1.begin(), s1.end());
	for (auto ch : v3)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;
	vector<char> v4(v3);
	for (auto ch : v4)
	{
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;

vector的空间增长问题

接口函数	接口函数的作用
size	获取有效数据的个数
capacity	获取容量大小
resize	改变vector的size
reserve	改变vector的capacity

	vector<int> v1;
	
	size_t sz = v1.capacity();
	cout << "初始容量：" << sz << endl;
	for (size_t i = 0; i < 100; i++)
	{
		v1.push_back(i);
		if (sz != v1.capacity())
		{
			sz = v1.capacity();
			cout << "容量： " << sz << endl;
		}
	}

capacity的代码在vs和g++下分别运行会发现，vs下capacity是按1.5倍增长的，g++是按2倍增长的。这个问题经常会考察，不要固化的认为，vector增容都是2倍，具体增长多少是根据具体的需求定义的。vs是PJ版本STL，g++是SGI版本STL。
reserve只负责开辟空间，如果确定知道需要用多少空间，reserve可以缓解vector增容的代价缺陷问题。
resize在开空间的同时还会进行初始化，影响size。

vector的增删查改

接口函数	接口函数的作用
push_back	尾插
pop_back	尾删
insert	在pos位置插入val
erase	删除pos位置的数据

	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;
	v.pop_back();
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;
	vector<int>::iterator pos = v.begin();
	v.insert(pos, 1);
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;
	v.erase(v.begin());
	for (auto i : v)
	{
		cout << i << " ";
	}
	cout << endl;

解密vector及模拟实现