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:
既然选择了远方,便只顾风雨兼程