前言

回想初次接触STL时，面对庞大知识体系和复杂底层实现的那种茫然感，至今记忆犹新。

最近，十几个小时的钻研，无数次的调试与画图，我终于将网上学习，《STL源码剖析》中vector这一章的精华，结合自己的理解整理成文。

这篇文章记录了我啃源码时的一个个“顿悟”时刻——从最初只把vector当作“会变大的数组”，到真正看懂它的迭代器设计、内存管理和性能奥秘。

侯捷老师的书让我明白：真正掌握一个工具，必须看到它最底层的模样。

现在我把这份万字长文分享给你。

这里有vector的完整解剖图，有每个关键操作背后的源码逻辑，更有从实践中总结的使用技巧。

让我们一起，从使用者变为真正的理解者。

希望这篇文章能成为你深入STL世界的第一步。

alt="在这里插入图片描述"

src="https://i-blog.csdnimg.cn/direct/737b05a9b7c842b28174b3ead53bdb40.jpeg#pic_center">

id="1vector_28">1.vector概述

vector的数据安排以及操作方式于array非常相似，二者唯一差别在于对空间的灵活运用。

array是静态空间，一旦配置，不能改变，用户要重新配置空间，移动元素，释放旧空间。

vector的内部机制会自行扩充空间。

因此vector给我们带来了很大的灵活性，不用担心空间不够用，而去开一个大array。

vector的技术实现在于对大小的控制以及数据分配时的移动效率。

引：如果旧空间用满了，每加一个元素就扩容，（配置新空间，挪动数据，释放旧空间），时间成本高，实为不智，所以应有未雨绸缪的考虑。

id="2vector_40">2.vector的迭代器

vector维护的是一个连续的线性空间，普通的指针可以满足要求，操作行为如：operator*,operator->,operator++,operator–,operator+,operator-,operator+=,operator-=,vector支持随机存取，而普通指针正有这样的能力。

底层代码：

comment">//vector的迭代器是普通指针

class="token

punctuation">;

id="3vector_56">3.vector的数据结构

非常简单，现象连续空间，用两个迭代器start，finish分别指向配置得来的连续空间被已使用的范围，用迭代器end_of_storage指向整块连续空间（含备用空间）的尾端：其实就是最后一个空间的下一个位置。

底层代码：

comment">//目前使用空间的头iterator

finish

comment">//目前使用空间的尾iterator

end_of_storage

comment">//目前可用空间的尾

class="token

punctuation">;

为降低空间配置速度成本，vector实际配置的大小可能比用户需求更大，以备扩容，这就是容量（capacity），vector的容量大于等于其大小。

运用start,finish,end_of_storage三个迭代器可以容易实现大小，容量，首尾，判断，[],

begin(),end()……

底层代码：

comment">//用start,finish,end_of_storage实现

function">size_type

class="token

function">size_type

class="token

punctuation">(end_of_storage

punctuation">;

src="https://i-blog.csdnimg.cn/direct/d4a35c55de4241599ef58dc719048e59.png#pic_center">

id="4vector_96">4.vector的构造和内存管理

在gcc编译器下是2倍扩容，MSVC是1.5倍扩容。

（扩大，size()）

如下：

string"><iostream>

class="token

string"><vector>

class="token

string"><algorithm>

class="token

punctuation">{vector

class="token

comment">//capacity=2iv

class="token

function">push_back

class="token

comment">//capacity=4iv

class="token

function">push_back

class="token

comment">//capacity=4iv

class="token

function">push_back

class="token

comment">//capacity=8iv

class="token

function">push_back

class="token

comment">//capacity=8

class="token

function">push_back

class="token

comment">//capacity=8

class="token

comment">//capacity=8iv

class="token

comment">//capacity=8vector

class="token

punctuation">(ivite

class="token

comment">//capacity=8

class="token

punctuation">(ivite

class="token

comment">//capacity=8

class="token

comment">//capacity=8

class="token

punctuation">}

gcc(linux):

alt="在这里插入图片描述"

src="https://i-blog.csdnimg.cn/direct/276336fcf648428cb686fc23e9880c29.png#pic_center">
MSVC(vs):

alt="在这里插入图片描述"

src="https://i-blog.csdnimg.cn/direct/e60494802f6548ce8b2b54ab8c9d0882.png#pic_center">

vector提供许多constructors:

底层代码：

comment">//构造函数，允许指定vector的大小和初值

function">fill_initialize

class="token

function">fill_initialize

class="token

function">allocate_and_fill

class="token

function">allocate_and_fill

class="token

function">uninitialized_fill_n

class="token

punctuation">(result

class="token

punctuation">}

push_back()尾插元素时，检查是否还有备用空间，有就在其上插入元素，调整finish，vector变大，没有，就扩容（重新配置，移动数据，释放旧空间）

底层代码：

（篇幅有限，这里只做简略，全局函数具体实现未详细写出）

function">push_back

class="token

function">construct

class="token

punctuation">(finish

class="token

function">insert_aux

class="token

function">insert_aux

class="token

comment">//还有备用空间，在其上构造元素，以最后一个元素为初值

class="token

function">construct

class="token

punctuation">(finish

class="token

function">copy_bakword

class="token

punctuation">(position

class="token

comment">//原大小为0，变为1；不为0，变为2倍；前半段放原数据，后半段放新数据iterator

new_start

punctuation">{new_finish

function">uninitialized_copy

class="token

punctuation">(start

class="token

function">construct

class="token

punctuation">(new_finish

class="token

operator">++new_finish

class="token

punctuation">;new_finish

function">uninitialize_copy

class="token

punctuation">(position

class="token

comment">//析构并释放原vector

class="token

function">deallocate

class="token

comment">//调整迭代器，指向新的vectorstart

punctuation">;end_of_storage

punctuation">}

动态增加大小，不是在原空间后连续接新空间，因为不能保证后面有足够且可分配的空间，以原来两倍的大小配置一块新空间，将原来空间的内容拷贝过来，更新构造元素，释放旧空间。

id="5vector_268">5.vector的元素操作

pop_back,erase,clear,insert

底层代码：

punctuation">(finish

class="token

comment">//清除[first,last)所有元素

iterator

punctuation">(finish

class="token

punctuation">}

erase逻辑：

alt="在这里插入图片描述"

src="https://i-blog.csdnimg.cn/direct/7763dec36346428dbeb7011c9d67d75f.png#pic_center">

insert逻辑：

alt="在这里插入图片描述"

src="https://i-blog.csdnimg.cn/direct/d6be39ff2534458e91074bb1fb59dbc5.png#pic_center">

alt="在这里插入图片描述"

src="https://i-blog.csdnimg.cn/direct/ad3591f158b643a3b8fbdb66c0f76e95.png#pic_center">

alt="在这里插入图片描述"

src="https://i-blog.csdnimg.cn/direct/b47c51c1368b4560ba8ece15bfaf1ac6.png#pic_center">

6.接口具体使用介绍

id="61constructor_313">6.1.constructor

alt="在这里插入图片描述"

src="https://i-blog.csdnimg.cn/direct/e65a8bd8f18447408eb6887aea11345a.png#pic_center">

string"><vector>

class="token

string"><iostream>

class="token

function">test_vector1

class="token

punctuation">{vector

class="token

punctuation">;vector

class="token

punctuation">;vector

class="token

punctuation">;vector

class="token

comment">//范围for，底层就是迭代器cout

function">test_vector1

class="token

punctuation">}

alt="在这里插入图片描述"

src="https://i-blog.csdnimg.cn/direct/64b97df7c00d4325bc46aa12300cb997.png#pic_center">

<

size(),空间不够，扩容。

不支持头插，头删，

id="63reserve_360">6.3.reserve

alt="在这里插入图片描述"

src="https://i-blog.csdnimg.cn/direct/6ce460cee3d54dc78e1b246c8297ed59.png#pic_center">

若n大于当前向量容量，该函数将导致容器重新分配存储空间，使其容量增加至n（或更大）。

其他情况，string

n比size()小最多也就缩容到size()，不会影响长度，内容。

vector:

vs,linux

function">test_vector2

class="token

punctuation">}

alt="在这里插入图片描述"

src="https://i-blog.csdnimg.cn/direct/504d7353d14b48ebab513ef3627ec848.png#pic_center">

只支持迭代器

v.insert(v.begin(),

2);

3后插入

为了STL统一，因为后面list那些没有下标的概念。

insert,erase本质上要挪动数据，效率低。

id="65erase_396">6.5.erase

alt="在这里插入图片描述"

src="https://i-blog.csdnimg.cn/direct/2b316874a9624e7b87d8d5adb9ee8c30.png#pic_center">

v.erase(v.begin());

v.rease(v.begin()

begin()

function">test_vector3

class="token

function">push_back

class="token

punctuation">}

v.clear()清除所有数据

vector可以比较大小

vector不支持流插入/提取,很灵活。

vector

（没有\0）不能代替string(有\0，兼容c语言)。

string还有很多需求和特性。

vector,

vector<vecotr>

function">test_vector4

class="token

operator"><string

class="token

function">push_back

class="token

function">push_back

class="token

comment">//每次都是取得string,&减少拷贝，const不变

class="token

punctuation">;vector

class="token

operator"><vector

class="token

comment">//实际是连续的两个operator[][]的调用

class="token

comment">//vv.operator[](2).operator[](1)

class="token

punctuation">}

src="https://i-blog.csdnimg.cn/direct/ad45b27b8bc041cda5b30fdaf573fd21.jpeg#pic_center">

alt="在这里插入图片描述"

src="https://i-blog.csdnimg.cn/direct/ab76e353ddf042b4a239bee5bac3c0ab.gif#pic_center">

加油！

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