vector的实现细节

1、vector类的主要数据成员

vector是动态空间，随着元素的加入，它的内部机制会自行扩充空间以容纳新元素。

vector类中主要有三根指针start, finish和end_of_storage

template <typename T>
class vector
{
public:
    typedef T value_type;
    typedef value_type* iterator;
    ...  
protected:
    iterator start;
    iterator finish;
    iterator end_of_storage;
    ...
};

其中start是指向当前使用空间的起始位置

      finish是指向当前使用空间末尾元素的下一个位置

      end_of_storage是指向当前分配的可使用空间的最后一个位置的下一个位置

2、vector的迭代器

vector维护的是一个连续空间，所以不论其元素的类型是什么，普通指针都可以作为vector的迭代器，可以满足vector迭代器所需要的所有操作行为，vector支持随机存取，而普通指针正有着这样的能力，所以vector的迭代器是一个Random Access Iterator

3、vector如何实现动态数组

当vector的预留空间无法满足时，vector就会扩张空间，将重新分配两倍的当前空间大小，将现有空间的所有对象移动到新的空间里，在释放掉原空间，如下图

下面是vector的成员函数push_back的实现

void push_back(const T& x) {
    //拥有预留空间    
    if (finish != end_of_storage) {
        std::allocator<T>().construct(finish, x);
        ++finish;
    } 
    //没有预留空间
    else
        inset_axu(end(), x);
}

可以看出动态分配空间技巧的实现落在了insert_axu()身上

template<typename T>
void Vector<T>::insert_axu(Vector::iterator position, const T &x) {
    //Vector拥有备用空间
    if (finish != end_of_storage) {                                                      
        std::allocator<T>().construct(finish, *(finish-1));
        ++finish;
        T x_copy = x;
        std::copy_backward(position, finish-2, finish-1);
        *position = x_copy;

    }
    //Vector没有备用空间
    else {                                                                               
        const size_type old_size = size();
        //当原来空间大小不为零时分配原来空间大小二倍的空间
        const size_type len = old_size == 0 ? 1 : 2 * old_size;                          
        iterator new_start = std::allocator<T>().allocate(len);
        iterator new_finish = new_start;
        try {
            //将原vector插入位置之前的内容拷贝到新vector
            new_finish = std::uninitialized_copy(start, position, new_start);
            //在新配置空间的finish位置设定要插入的对象
            std::allocator<T>().construct(new_finish, x);
            //更新新finish指向的位置
            ++new_finish;
            //将原vector插入位置之后的内容拷贝到新vector
            new_finish = std::uninitialized_copy(position, finish, new_finish);          
        }
        //若分配新空间时出现异常，则析构并释放新空间
        catch(...) {                                                                     
            auto iter = new_start;
            for (; iter != new_finish; ++iter)
                std::allocator<T>().destroy(iter);
            std::allocator<T>().deallocate(new_start, len);
            throw;
        }
        //析构并释放原vector
        auto iter = begin();                                                             
        for (; iter != end(); ++iter)
            std::allocator<T>().destroy(iter);
        deallocate();
        //调整迭代器
        start = new_start;                                                               
        finish = new_finish;
        end_of_storage = new_finish + len;

    }
}

具体实现详见 https://github.com/anoov/myTinySTL/tree/master/myTinySTL