《STL源码剖析》之vector分析

vector作为实际项目用的非常频繁的容器，你了解它的内部实现吗？

比如vector<int>::itertor iter

1、iter到底是什么呢？

2、push_back到底发生什么了？

3、erase或者clear的时候内存有没有被释放？

如果这些问题你已经知道，可以不用看这篇文章了。

本文参考的版本是SGI for GCC。

大家都知道STL是泛型编程的典范，vector当然也是，有码有真相：

template <class _Tp, class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
class vector : protected _Vector_base<_Tp, _Alloc> 
{
//此处省略N多字
}

第一个问题，很简单，从源码就可以看到：

  typedef const value_type* const_pointer;
  typedef value_type* iterator;
  typedef const value_type* const_iterator;

2、push_back发生了什么呢？

当然vector在构造时，会预先分配写内存：

当然要看push_back的实现了：

  void push_back(const _Tp& __x) {
    if (_M_finish != _M_end_of_storage) {
      construct(_M_finish, __x);
      ++_M_finish;
    }
    else
      _M_insert_aux(end(), __x);
  }

如果当前还有可用内存，那就直接用placement new构造元素（不知道的google placement new，其实很简单就是在给定内存上构造元素）；

否则，就_M_insert_aux，这个函数体有点小复杂，但是是重点（插一句：古语有言：莫将容易得，却坐等闲看。）：

记住我们要往最后一个实际当前无效的内存上去插入元素，因为end()肯定是无效啦。

好，现在看下代码注释版：

template <class _Tp, class _Alloc>
void 
vector<_Tp, _Alloc>::_M_insert_aux(iterator __position, const _Tp& __x)
{
  if (_M_finish != _M_end_of_storage) { //如果当前内存池还有内存 
    construct(_M_finish, *(_M_finish - 1));	//placement new一个出来 
    ++_M_finish;
    _Tp __x_copy = __x;
    copy_backward(__position, _M_finish - 2, _M_finish - 1); //增大__position
    *__position = __x_copy;//拷贝值上去 
  }
  else {
    const size_type __old_size = size();	//获得当前内存量  
    //这个有个东东要注意，开始插入第一个元素时，size为1；之后都是2倍扩张，oh！vector内存扩展的秘密就在这里 
    const size_type __len = __old_size != 0 ? 2 * __old_size : 1; 
    iterator __new_start = _M_allocate(__len);//其实就是malloc分配 ，当然内部分配失败会handle的，这里不需要管 
    iterator __new_finish = __new_start;
    __STL_TRY {//try的意思 
    	// 下面就是内存从(_M_start, __position)的值复制到(__new_start, __new_start+(__position-_M_start))
    	// 谁让老家地方不够，现在可好， 要全部转移到高大上的新家了 
      __new_finish = uninitialized_copy(_M_start, __position, __new_start);
      // 此时再在新家的下一个可用位置放下新成员__X 
      construct(__new_finish, __x);
      // 更新以下各可用位置 
      ++__new_finish;
      // 这一步怎么来的，因为可能 （__position, _M_finish）之间还有成员，所以一并挪到新家 
      __new_finish = uninitialized_copy(__position, _M_finish, __new_finish);
    }
    // 这里是如果try失败，就回滚，释放分配的内存空间 
    __STL_UNWIND((destroy(__new_start,__new_finish), 
                  _M_deallocate(__new_start,__len)));
    // 搬进新家，老家就拆了吧，可用继续用作其他开发（比如XXX） 
    destroy(begin(), end());
    _M_deallocate(_M_start, _M_end_of_storage - _M_start);
    // 更新当前的start,finish，storage 
    _M_start = __new_start;
    _M_finish = __new_finish;
    _M_end_of_storage = __new_start + __len;
  }
}

3、erase不就是移除元素吗，要知道作为序列式容器 随机移除是O(N)的复杂度，因为要移位，这个原理大家应该都知道，但是被释放的内存哪里去了？

  iterator erase(iterator __position) {
    if (__position + 1 != end())//如果不是最后一个元素 
    //就把 （__position + 1, _M_finish）上的元素挪到 (__position, (_M_finish-__position + 1))上，
	// 其实效率更高的是,memmove，STL内部当然很很聪明啦，如果型别是POD就会直接memmove，否则才酱紫挪 
      copy(__position + 1, _M_finish, __position);
    // 更新finish位置 
    --_M_finish;
    // 释放 _M_finish到哪里呢？ 前面其实已经叙述过，如果从内存池分配的就还给内存池；否则才还给OS 
    destroy(_M_finish);
    return __position;
  }

好了，自此三个问题回答完毕，有木有很简单。

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《STL源码剖析》之vector分析

原文：http://blog.csdn.net/boyxiaolong/article/details/23543663