STL浅析——序列式容器vector的数据结构

　　vecotr 一词原来的意思是：矢量，向量，航向，顾名思义指的就是类似于数组的一个存储数据的序列，因此所采用的数据结构非常简单：连续的线性空间，它以两个迭代器 _M_start 和 _M_finish 分别指向配置得来的连续线性空间中目前已被使用的范围，并以迭代器 _M_end_of_storage 指向整块连续空间的尾端：

template <class _Tp, class _Alloc> 
class _Vector_base {
public:
  typedef _Alloc allocator_type;
  allocator_type get_allocator() const { return allocator_type(); }

  _Vector_base(const _Alloc&)
    : _M_start(0), _M_finish(0), _M_end_of_storage(0) {}
  _Vector_base(size_t __n, const _Alloc&)
    : _M_start(0), _M_finish(0), _M_end_of_storage(0) 
  {
    _M_start = _M_allocate(__n);
    _M_finish = _M_start;
    _M_end_of_storage = _M_start + __n;
  }

  ~_Vector_base() { _M_deallocate(_M_start, _M_end_of_storage - _M_start); }

protected:
  _Tp* _M_start;
  _Tp* _M_finish;
  _Tp* _M_end_of_storage;

};

#endif /* __STL_USE_STD_ALLOCATORS */

template <class _Tp, class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
class vector : protected _Vector_base<_Tp, _Alloc> 
{
private:
  typedef _Vector_base<_Tp, _Alloc> _Base;

protected:
#ifdef __STL_HAS_NAMESPACES
  using _Base::_M_allocate;
  using _Base::_M_deallocate;
  using _Base::_M_start;
  using _Base::_M_finish;
  using _Base::_M_end_of_storage;
#endif /* __STL_HAS_NAMESPACES */
};

　　为了降低空间配置时的速度成本，vector 实际配置的大小可能比客户端需求量更大，以备将来可能的扩充，这便是容量（capacity）的概念，当容器满载的时候，整个 vector 就必须另外寻找内存存数据。

　　使用_M_start，_M_end，_M_end_of_storage三个迭代器，便能轻易地提供首尾标识、大小、容量、空容器判断，标注运算子、最前端元素值，最后端元素值等功能。

　　

template <class _Tp, class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
class vector : protected _Vector_base<_Tp, _Alloc> 
{

...
public:
  iterator begin() { return _M_start; }
  const_iterator begin() const { return _M_start; }
  iterator end() { return _M_finish; }
  const_iterator end() const { return _M_finish; }

  reverse_iterator rbegin()
    { return reverse_iterator(end()); }
  const_reverse_iterator rbegin() const
    { return const_reverse_iterator(end()); }
  reverse_iterator rend()
    { return reverse_iterator(begin()); }
  const_reverse_iterator rend() const
    { return const_reverse_iterator(begin()); }

  size_type size() const
    { return size_type(end() - begin()); }
  size_type max_size() const
    { return size_type(-1) / sizeof(_Tp); }
  size_type capacity() const
    { return size_type(_M_end_of_storage - begin()); }
  bool empty() const
    { return begin() == end(); }

  reference operator[](size_type __n) { return *(begin() + __n); }
  const_reference operator[](size_type __n) const { return *(begin() + __n); }
...
  reference front() { return *begin(); }
  const_reference front() const { return *begin(); }
  reference back() { return *(end() - 1); }
  const_reference back() const { return *(end() - 1); }
...
};

　　如下为vector示意图：