c++ vector详解

1.前言

本文mark了vector的一些接口，介绍了vector中的对内存和对象的管理详解请见cppreference-vector
1.vector内部管理着一块内存，压入对象的时候，会使用这块内部的内存使用placement new去进行对象的生成，而释放对象的时候，显式的去调用析构函数去释放对象
2.size代表vector中的实际含有元素数量，而capacity表示容量
3.resize()调整size的时候会生成或释放元素，释放的本质只是调用了析构，但是那块内存块还在vector中
4.reserve()调整capacity的时候只会增大但是不会减小
5.push_back()同时支持copy构造&和移动语义构造&&，配合std::move或者std::forward效果更佳
6.earse()用来删除元素，参数是迭代器, 范围删除的时候是前闭后开【 )
7.emplace()相当于insert()，但是其通过参数包和模板偏特化减少了一次拷贝构造的过程

2.正文

2.1 vector基本布局

一个简单的vector，我们可以理解成如下形式，主要是举了reserve()和resize()这两个例子，来举例vector是如何分配内存，创建初始化对象的，以及析构对象的；
vector内部管理着一块内存，当需要push_back对象得时候，会使用这块内部的内存使用placement new去进行对象的生成，而释放对象的时候，显示的去调用析构函数去释放对象(这只是一种理解，实际实现不一定如此，但是原理上大同小异)

template<class T>
class vector{
    public:
        unsigned char *buffer;
        int size_;
        int capacity_;
        T value_type;
        
        //分配内存
        void reserve(int capacity){
           if(capacity > capacity_){//创建一块新内存放过去
                unsigned char * temp = malloc(sizeof(value_type) * capacity); 
                memcpy(temp, buffer, capacity_);
                capacity_ = capacity;
                free(buffer);
                buffer = temp;
           }
        }
        
         //调整元素
        void resize(int size){
            int duration = sizeof(value_type);
            if(size > size_){
                for(int i = size_ ; i < size ; ++i){
                    T *obj = new(buffer[i*duration])T();//使用buffer[i * duration]内存块去创建对象
                }
            }
            else{
                for(int i = size_ -  1; i >= size ; --i){
                    T *obj = (T*) buffer[ i* duration];
                    obj->~T();//调用析构

                }
            }
        }
};

2.2 constructor

• 基本构造函数
  有四种如下的方式，其中特别注意使用iterator的方式进行copy construct的时候，也可以直接传递数组地址过去，会自动转换

// constructors used in the same order as described above:
  std::vector<int> first;                                // empty vector
  std::vector<int> second (4,100);                       // four ints with value 100
  std::vector<int> third (second.begin(),second.end());  // iterating through second
  std::vector<int> fourth (third);                       // a copy of third

// the iterator constructor can also be used to construct from arrays:
  int myints[] = {16,2,77,29};
  std::vector<int> fifth (myints, myints + sizeof(myints) / sizeof(int) );
    

• 列表初始化
  可以使用c++11的列表初始化进行快速初始化

vector<int> a{{1}, {2}, {3}};    //加不加括号都一样
vector<int> a={{1}, {2}, {3}};

2.3 size()和capacity()

size是指当前vector中含有的元素数量，capacity是指vector中拥有的空间

• void resize (size_type n);

调整vector的size, 如果size比当前拥有的大，会创建默认对象进行push_back，如果size比当前的小，会缩小size，但是不缩小capacity，创建和释放会调用构造函数与析构函数

vector<int> v;
v.resize(5);    //调整元素个数

• void reserve (size_type n);

调整vector的capacity，如果capacity比当前的小，不缩小，反之，则增加capacity

vector<int> v;
v.reserve(5);    //调整容量大下

• value_type* data() noexcept;
  返回内存块的指针首地址

vector<int> v(10);
int *p = v.data(); //获取内存块首地址

2.4 element access

• reference at (size_type n);
  返回对应的位置元素的引用，和[]作用相同，但是会做检查

vector<int> v(10);
int number = v.at(0); //获取

2.5 Modifiers

• [std::vector::push_back]
  插入,参数支持引用和右值

void push_back (const value_type& val);
void push_back (value_type&& val);

• [std::vector::erase]（http://www.cplusplus.com/reference/vector/vector/erase/）
  删除, 参数是迭代器

  // erase the 6th element
  myvector.erase (myvector.begin()+5);

  // erase the first 3 elements:
  myvector.erase (myvector.begin(),myvector.begin()+3)

• std::vector::assign
  赋值，能使用数组对vectro进行赋值

int myints[] = {1776,7,4};
third.assign (myints,myints+3);   // assigning from array.

• template <class... Args>
  iterator emplace (const_iterator position, Args&&... args);

插入，和insert一样，但能可以减少一次copy构造， 因为参数是一个变参包，这个变参数包通过模板偏特化匹配解包，传递给对应类的构造函数直接构造对象， 我们可以这么理解参数包的运行过程：emplace将参数包传到temp中，会首先根据当前的参数找到偏特化的实现的模板 class temp, 然后调用其构造函数，此处用到了参数包+模板偏特化实现参数匹配。

class temp{
public:
       temp(int a, int b){
            cout<<"a:"<<a<<"b:"<<b<<endl;  // 1 2
            cout<<"construct
";
        }
}

template <class type>
class vector{
    public:
    template<class ...args>
    emplace(vector<type>::Iterator iter, args ...a){
        .....
        
        //将这个参数包传给temp(int a, int b)
        temp(a...);
        .....
    }
}

vector<temp> v;
v.emplace(v.begin(), 1,2);