C++ vector实现：从存储分配到内存释放
2023-02-26 08:20:12
揭秘 C++ vector 类的奥秘：从存储分配到内存释放
探索 C++ STL 库的核心
C++ 标准模板库 (STL) 是一组强大的容器和算法，为 C++ 开发人员提供了处理复杂数据结构和算法的便利工具。其中，vector 类作为一种动态数组，以其高效的元素访问、插入和删除操作而备受青睐。今天，我们将深入探究 vector 类的内部运作机制，从存储分配到内存释放，全面揭示其背后的奥秘。
从存储分配开始：为 vector 预留空间
vector 类的核心在于动态存储分配。当创建一个 vector 对象时，我们需要分配一块连续的内存空间来存储它的元素。我们可以使用 malloc() 或 new 等函数轻松实现这一步。
void *ptr = malloc(size * sizeof(int));
动态调整存储：push_back() 的秘密
随着元素的添加，vector 需要动态调整其存储空间。push_back() 函数负责在 vector 尾部添加新元素。为了避免空间不足，它会检查当前存储空间是否足够。如果不足，则需要重新分配更大空间。
void push_back(int val) {
if (_end_of_storage == _storage) {
// 重新分配更大空间
int *new_storage = (int *)realloc(_storage, 2 * _capacity * sizeof(int));
if (new_storage == nullptr) {
// 内存分配失败
return;
}
_storage = new_storage;
_capacity *= 2;
}
*(_end_of_storage++) = val;
_size++;
}
删除元素：pop_back() 的巧妙之处
当我们需要删除 vector 中的元素时，pop_back() 函数出场了。它只需将 _end_of_storage 指针后移一个元素即可，有效地从 vector 尾部删除元素。
void pop_back() {
if (_size > 0) {
_end_of_storage--;
_size--;
}
}
清理内存：vector 析构函数的作用
当 vector 对象不再需要时，析构函数负责释放它占用的内存空间。它只需调用 free() 或 delete 等函数，即可回收之前分配的内存。
~vector() {
free(_storage);
}
深入挖掘 vector 类的奥秘
今天我们探索了 vector 类的基本实现，包括存储分配、动态调整、元素删除和内存释放。然而，vector 类的奥秘远不止这些。在未来的文章中，我们将深入挖掘其底层机制，揭示更多精彩内容。
常见问题解答：
1. 如何确定 vector 何时需要重新分配空间？
当 vector 尾部指针 _end_of_storage 达到当前存储空间的末尾 _storage 时，需要进行重新分配。
2. push_back() 如何处理内存分配失败的情况？
如果内存分配失败，push_back() 函数将返回，不会向 vector 中添加元素。
3. 为什么要将 _capacity 加倍？
将 _capacity 加倍是一种常用的启发式算法，它通过减少频繁的重新分配来提高性能。
4. pop_back() 为何不将已删除元素置为 nullptr？
这会增加代码的复杂性和开销，而对性能的提升微乎其微。
5. vector 是否支持自定义析构函数？
是的，vector 支持自定义析构函数，允许用户自定义元素的释放行为。
结论：掌握 vector 类的精髓
通过了解 vector 类的内部运作机制，我们可以更有效地使用它来处理动态数据集合。STL 库提供了强大的工具，让我们能够专注于应用程序逻辑，而不是底层的存储管理细节。拥抱 STL 的力量，成为一名更出色的 C++ 程序员！
