STL中vector的模拟实现，浅析模拟过程中的难点与突破口
2023-04-01 10:40:31
剖析 STL 的基石：模拟实现 vector
在计算机科学浩瀚的海洋中，标准模板库 (STL) 是一座熠熠生辉的灯塔，为我们提供了强大的数据结构和算法，而 vector 则是其中一颗璀璨的明珠。今天，我们将踏上模拟实现 vector 的旅程，在深入剖析的过程中，拨开 STL 的神秘面纱。
源代码的指引
在踏上模拟之旅之前，让我们先一窥 vector 的源代码。我们采用的版本是 SGI 版 STL，欲深入了解，不妨参考侯捷老师的《STL 源码剖析》。
模拟的奥秘
模拟 vector 的核心在于透彻领悟继承、模板和容器这些至关重要的概念。
首先，vector 是一个容器，它继承自 allocator_traits，因此，我们首先定义 allocator_traits 类。
template <class T, class Allocator>
struct allocator_traits {
typedef T value_type;
typedef Allocator allocator_type;
static T* allocate(Allocator& a, size_t n) { return a.allocate(n); }
static void deallocate(Allocator& a, T* p, size_t n) { a.deallocate(p, n); }
};
接下来，我们定义 vector 类。它继承自 allocator_traits，并包含一系列成员函数，包括构造函数、析构函数和 push_back 函数。
template <class T, class Allocator = allocator<T>>
class vector : protected allocator_traits<T, Allocator> {
public:
typedef T value_type;
typedef Allocator allocator_type;
typedef size_t size_type;
typedef value_type* iterator;
typedef const value_type* const_iterator;
vector() : _start(nullptr), _finish(nullptr), _end_of_storage(nullptr) {}
~vector() { clear(); }
void push_back(const T& x) {
if (_finish == _end_of_storage) {
reserve(_capacity + 1);
}
*_finish++ = x;
}
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _end_of_storage;
size_type _capacity;
};
难点与突破
在模拟过程中，理解继承、模板和容器等关键概念是最大的挑战。
为了攻克难关，我们可以查阅资料、深入源码，以及参考他人的经验分享，以此加深对这些概念的认识。
总结：知识的硕果
通过模拟实现 vector，我们对 STL 的理解更上一层楼。在攻克难关的过程中，我们领悟了宝贵的知识。愿这篇博文成为你探索 STL 道路上的明灯。
常见问题解答
-
vector 的容量是如何自动增长的？
当 push_back 将元素添加到 vector 中时，如果容量已满，它会自动调用 reserve 函数重新分配内存，以容纳更多元素。
-
vector 和数组有什么区别？
数组的大小是固定的，而 vector 的大小可以动态调整。此外，vector 提供了许多操作，例如 push_back 和 pop_back，而数组则没有这些操作。
-
如何遍历 vector 中的元素？
可以使用迭代器遍历 vector 中的元素。vector 提供了 begin() 和 end() 函数来获取迭代器的范围。
-
vector 如何处理异常情况？
当 vector 在分配或释放内存时遇到问题时，它会抛出 std::bad_alloc 异常。
-
vector 的时间复杂度是多少？
vector 的 push_back 和 pop_back 操作的时间复杂度为 O(1)，而随机访问操作的时间复杂度为 O(1)。
